WO2012019734A1 - Behälter mit erfassungsvorrichtung zur ermittlung eines zustands des behälters sowie überwachungssystem zur dynamischen zustandsüberwachung mit wenigstens einem solchen behälter - Google Patents

Behälter mit erfassungsvorrichtung zur ermittlung eines zustands des behälters sowie überwachungssystem zur dynamischen zustandsüberwachung mit wenigstens einem solchen behälter Download PDF

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container
detection device
evaluation
evaluation device
wall
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PCT/EP2011/003894
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Albrecht Faber
Franz-Josef Hoffmann
Klaus Wittig
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Würth Elektronik Ics Gmbh & Co. Kg
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    • G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/245—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D2203/00—Decoration means, markings, information elements, contents indicators
    • B65D2203/10—Transponders

Definitions

  • the present invention relates to a container for the transport and / or storage of objects, in particular piece and / or bulk goods with a detection device for determining information about a container state, in particular the occupancy state and / or the filling state of the container.
  • Such containers can be used as a transport container, but also in storage systems such as storage shelves as storage containers. Combined use is also conceivable in that containers which are stored in and removed from a shelf storage in order to be transported to a workstation serve for a certain time as a decentralized storage location.
  • a disadvantage of such an embodiment is the dependence of the respective container of the balance, since for each container a separate balance would be necessary, which also brings restrictions on the location of the container with it. Furthermore, it is necessary for the scale to stand on a substantially flat surface in order to allow the container to weigh as accurately as possible. In addition, the scale is a relatively complex structure, which causes additional costs. Especially in shelf storage, which a variety of
  • EP 0 952 432 A1 discloses a system for determining a quantity of material in a container. These are behind for infrared light
  • Transport device a container only then moved from a storage position to the next predetermined storage position when the right items have been stored in the right amount in the containers. This is achieved by means of weight determination and / or optical control of the filled container.
  • DE 10 2008 060 034 A1 discloses a storage device for storing objects with a frame structure and a relative to the frame structure in a Hinschuls- and remindschulscardi movable storage unit with a storage surface for supporting at least one object thereon.
  • image recording unit image data of the storage surface of the storage unit are detected during their movement back and / or during their return movement relative to the frame structure.
  • An image evaluation unit connected to the image acquisition unit generates a return documentation image from at least one point in time during the forward movement and / or from a return documentation image acquired at least one time during the return movement. Based on these documentation images, an automatic identification of erroneous take-offs is carried out by identifying and / or image-based emptying sections and / or database-based identification of objects.
  • a possible object of the present invention is to solve the above-mentioned problems or to improve known solutions.
  • a first aspect relates to a container for transport and / or the
  • the container has a bottom and a side wall which together define a container inner wall of the container.
  • Side wall is a detection device integrated with an optical system and an integrated optical sensor or attached to the side wall.
  • the detection device is set up to generate sensor signals via intensities of electromagnetic radiation, in particular light intensities, in the container interior.
  • the container has a first interface, which is functionally connected to the detection device, for transmitting the sensor signals to a sensor
  • a signal processing device having a function for generating image information based on the sensor signals for determining information about a loading and / or filling state of the container.
  • Such a container thus uses the physical phenomena of the optics to provide information about the filling state and / or the
  • the detection device can both be integrally formed with the side wall and attached thereto.
  • the attachment can be made both detachable and insoluble.
  • an integral embodiment of the detection device may be provided with the side wall, so that the entire container receives a compact design possible.
  • it may be the detection device on or in the side wall releasably attachable, for example by means of a snap-lock connection connectable, so that a container with a detection device can be equipped and / or retrofitted for the first time.
  • the sensing device may sense signals above or corresponding to intensities of certain electromagnetic radiation, for example, visible electromagnetic radiation, i.
  • Light intensities generate in or out of the container interior. Including here also electromagnetic radiation from the ultraviolet range and / or
  • the light intensities in the interior of the container may, for example, be different light intensities with respect to the color values and / or the
  • Brightness values of the light from the inside of the container In other words, it is possible with the detection device to perceive light intensities in a container, that is to say for example differences in brightness values and / or differences in color values within the container interior.
  • the detection device also serves exclusively to generate the sensor signals as a function of the detected intensities or light intensities.
  • An evaluation for example, for determining the occupancy and / or filling state of the container, can then be done separately from the detection device.
  • Generated sensor signals can be sent via the first interface of the
  • Detection device are forwarded to a signal processing device.
  • This interface can be both wired, i. be mechanical, but also a wireless radio interface such as a Bluetooth interface, a wireless LAN (WLAN) interface or a different kind of radio interface for data transmission.
  • WLAN wireless LAN
  • the signal processing device receives or receives from the
  • the sensor signals generated and is set up from the received sensor signals to generate image information for determining the occupation and / or filling state of the container. From the sensor signals of the detection device so in the signal processing device
  • the detection device may comprise at least one camera with an optical system.
  • the optical system can consist of a single pinhole very easy.
  • the optical system may include at least one lens in front of or behind a diaphragm, or only one lens or more, i. no aperture.
  • the optical sensor is arranged in a conventional manner in an image plane of the optical system. In other words, two basic arrangements are possible.
  • the optical system can have only a single pinhole.
  • the optical system can
  • Lens system with one or more lenses which also contains a diaphragm, but in addition still (at least) a lens (in front of or behind the diaphragm), which produces a regular optical image.
  • the optical system forms the intensities to be detected
  • Electromagnetic radiation from the interior of the container on the image plane, in which the optical sensor is arranged may be sufficient to fix the depth of field of the optical system to the internal dimensions of the container or is a corresponding depth of field for the determination of
  • Such an optical detection device is capable of generating a plurality of sensor signals in response to detected intensities or light intensities.
  • Such an optical detection device is capable of generating a plurality of sensor signals in response to detected intensities or light intensities.
  • the type of camera can be different high resolution
  • Sensor signals are present, i. be a different number of sensor signals with respect to an equal area of the container inner wall. It is also possible that the individual sensor signals have different qualities. So it is possible that black and white images in the form of different
  • Brightness values are generated by such a camera.
  • the optical sensor is a color sensor, which can also perceive color differences of the received light intensities in the container interior.
  • the optical sensor By placing the optical sensor in the image plane of the optical system, e.g. at least one lens and / or aperture, and the provision of a movable lens or sensor, the optical system may be focused on the interior of the container being monitored.
  • the optical system e.g. at least one lens and / or aperture
  • an optical system of at least one lens and / or aperture, and the optical sensor which are based on standard optical components, e.g. Sensors can be based.
  • the detection device in the form of a camera does not have to be a complex camera, as it is used to produce motion pictures
  • the term "camera” is to be understood that as a detection device, in particular an optical sensor incorporated therein, it is capable of capturing at least still images with a plurality of pixels, with information about the light intensity in the form of a sensor signal for each pixel can be generated.
  • the Detecting device in the form of a camera can therefore in the simplest manner, a plurality of pixels, ie with a coarse resolution, different
  • Brightness values so in the simplest case produce a black and white image low resolution.
  • a camera in the detection device When using a camera in the detection device, it is possible to provide more than a single camera on or in the container.
  • a plurality of cameras can be provided, which are provided at a distance from one another and / or in the inner wall of a container.
  • perspective, in particular three-dimensional images can be generated, that is to say a stereography is carried out.
  • the evaluation of such stereographic images which takes into account the arrangement of the at least two cameras in the side wall or the bottom in the container to each other, allows a three-dimensional evaluation of the container interior. In this way, in the formation of such stereographic images, an even more accurate statement about the filling state and / or the occupation state of the container can be made.
  • the necessary resolution of the information about the filling state depends on the respective application situation or purpose. In addition to this basic information of the filling state, depending on the type and design of the detection device, further information can also be generated by the detection device.
  • Monitoring allows not only the filling state, but also the occupation state of the container in a cost effective manner.
  • the signal processing device may further comprise a second interface for transmitting the image information to an evaluation device for determining the occupation and / or filling state of the container.
  • Image information can be done in this way in an internal to the container or alternatively external evaluation device an automated evaluation of the image information and thus an automated generation of information regarding the occupation and / or filling state of the container.
  • filling state is meant here the degree of filling of the container.
  • graduation of the gradual degree of filling is optionally adaptable depending on the application situation. So it is possible that the detection device only distinguishes between an empty container or a filled container, so only two
  • occupancy state is understood here to mean that, in addition to the fill state, or alternatively to this, the type of occupancy of the container can be monitored.
  • the detection device is used to the Art the stored components or the nature of the stored piece goods as
  • a container module for original equipment or retrofitting to a container according to claim 16 is proposed.
  • the container module is adapted in terms of its shape, for example, integrated into a side wall of the container or attached to this.
  • Such a container module accordingly has the detection device with the optical system and the integrated optical sensor, wherein the detection device for generating sensor signals according to intensities of electromagnetic radiation, in particular light intensities, is arranged in the container interior.
  • the signal processing device is also provided with a function of creating based on the sensor signals of image information for determining an occupancy and / or filling state of the container.
  • the signal processing device is functional with the detection device via the first interface for transmitting the sensor signals to the
  • the container module may further include a suitable power supply.
  • a suitable power supply may be a battery compartment with suitable act on sized batteries.
  • Suitably dimensioned here means that a certain battery capacity is provided, which is sufficiently large to the
  • Container module with a known usage profile and thus estimated power consumption to operate reliably independent for a predetermined period of time.
  • an evaluation device that is functionally connected to the detection device.
  • This evaluation device is connected to the signal processing device via the
  • the evaluation device can directly on the container, in particular adjacent to the detection device and / or
  • Signal processing device be arranged and functional with the second
  • the evaluation device can be arranged separately from the container and can be functionally connected to the second interface, in particular at least in sections, nonconductively bound, e.g. be connected by means of a radio link.
  • Container is so on, or is provided in this, the container is a compact unit, which can take over completely autonomous in addition to the basic function of storage and transport of objects and the monitoring of occupancy or filling state in an automated manner. In this way it is possible that the
  • Container can be combined as desired to a variety of containers in a storage or shelving system and no limitation in terms of a central
  • Evaluation device is present.
  • both the detection device, and the signal processing device or the evaluation device individually or jointly have interfaces that are connected to a central computer, so a central control unit or control, the overall logistics.
  • Container is located externally, that is provided outside the individual container, an evaluation device centrally a plurality of containers with respect to their monitor the respective occupancy or filling status. In this way it is also possible to use a plurality of containers in a storage or shelving system monitored by one or more central evaluation devices.
  • the evaluation of the image information provided by the signal processing device can be carried out in the evaluation device. But it is also possible if evaluation or the interpretation of the occupancy or filling states determined by the evaluation, but in particular a plurality of
  • Containers takes place at a central location of a monitoring system.
  • a central control unit or controller with a plurality of containers or evaluation devices communicate and thus obtained from these determined assignment and filling states of a plurality of containers.
  • the evaluation of the image information can take place in a central evaluation device of an overall system. That is, the determination of the individual occupation or
  • the evaluation device can itself as well
  • the correlation between stored utensils, which condition each other or which can replace each other, to be included in the logistics process for the transport and / or storage of the objects In this way, the entire logistics process can be carried out even more efficiently.
  • the evaluation device is set up such that, in the evaluation of the image information, pixels as projection points of Contour points of objects contained in the container are determined. Based on the determined contour points, at least one contour line can be determined and information about the occupation and / or filling state of the container can be determined therefrom. In other words, the evaluation device evaluates the image information pointwise. In this case, individual pixels as projection points of
  • contour points These projection points can be recognized, for example, by jumps in the color values and / or the brightness values from one point to the next in the evaluation device. Such jumps are included
  • the detection device is the
  • the three-dimensional image information can be selected from a multiplicity of
  • Projection points a variety of different contour points are determined, which have a three-dimensional position in space, which can also be determined.
  • the contour points can then be determined in three-dimensional recording by the detection device in the evaluation device as a contour surface, so for example as an envelope, or lateral surface of an object.
  • the evaluation device can also be designed in such a way that it identifies locations or areas with color values or brightness values lying within or outside a predetermined value range from the image information. Subsequently, from a number of these places or areas with lying within or outside a predetermined range of values color values and / or
  • Brightness values information about the occupancy and / or filling state of the container determined.
  • places or areas lying within or outside a given range of values with regard to their color values and / or brightness values can be summed up.
  • first approximate values for the filling state and / or the occupation state of the container can be generated.
  • all areas or points are evaluated, which are in the range of a specific color, for example, the color of the container inner wall, or have a particular brightness, so for example a particularly high brightness value, because particularly highly reflective
  • the predefined value range can be color values and / or
  • a relatively narrow range of color values and / or brightness values are defined, which associated with a visible container inner wall can be. This range of values can be chosen to be different from the measured color values and / or brightness values that the detection device of the
  • the predetermined value range of the color values and / or the brightness values may correspond to a light emission which takes place on the container inner wall.
  • an active container inner wall is provided, which is active at least in subsections, that is to say in subsections it is able to emit light. In other words, it is a container that shines from the inside out.
  • the container inner wall of the container is at least partially formed of luminescent material.
  • the luminescence can be generated in many different ways. So it is possible that chemo-luminescence takes place, which via chemical reaction, a lighting of the
  • Excited luminescence for example by UV radiation, by X-radiation, by radioactive radiation, by electron radiation, ion radiation or by sound waves, is also conceivable.
  • mechanical processes eg riboluminescence
  • riboluminescence when objects are moved in a container and due to the friction between them Objects and the container inner wall, a mechanical influence on the surface of the container inner wall takes place, which in turn causes a luminescence.
  • the evaluation device is set up, regular structures and / or patterns in or on the floor and / or the
  • the container is then correspondingly provided on the bottom and / or the side wall with these regular structures and / or patterns, for example a grid.
  • the container inner wall at least in sections, or only in sections, to the corresponding predetermined
  • Value ranges of color values and / or brightness values to be adjusted may be considered locations or areas of a defined geometric shape, i. be formed as a regular structure and / or pattern. It is thus possible to arrange such locations or regions in a line-shaped or grid-shaped manner, so that, for example, a grid is formed in this way. Based on a degree of coverage of the grid as a regular structure and / or pattern, information about the occupancy and / or fill status of the container may be determined.
  • Evaluation device to correlate the recognizable grid points with additional, known information about the real positioning of the grid. If the grid position in the container inner wall is given as a parameter in the evaluation device, then from the detected real situation on a container inner wall, ie the detected points and areas in which the
  • the exact location of each object can be determined.
  • the height of objects can also be determined when the grid on the side walls of the container for the
  • Detecting device is different from the grid of the container bottom.
  • Evaluation device is designed such that these from the image information, bodies or areas whose color value and / or brightness value with a
  • Occupancy state and / or the filling state of the container determined.
  • no value range is specified in this case, within or outside which the measured values lie, but here a defined individual value is specified and a minimum distance is defined therefrom.
  • the specified value can be in the middle, that is, so that the
  • Minimum amount above and below the predetermined value is accepted as a deviation or also be specified as the maximum value.
  • the minimum amount can correspond to a value which is above the tolerance of the
  • the detection device is provided with a higher resolution with respect to the detected light intensity than is necessary for the evaluation device with respect to the minimum amount of the difference of the color value and / or the brightness value of a predetermined value. In other words, the detection device is more accurate in terms of detection than is necessary for the evaluation tolerance in the evaluation device.
  • Such a form of training may be due to the reflection of light on the inner wall of the container, to the generation of light on the container inner wall of the container or luminescence in sections or in the
  • the color values and / or brightness values used for the occupancy and / or filling state of the container can be pixel points of the
  • Evaluation device are assigned to received image information.
  • Evaluation device can be received, arranged in a matrix, ie in the form of a grid whose individual grid lines are substantially perpendicular to each other.
  • a matrix ie in the form of a grid whose individual grid lines are substantially perpendicular to each other.
  • Signal processing device it can from this information in the
  • Projection points in reality, so in the container interior, can be determined. So it is possible that the individual pixel points of the same color values or the same brightness values are added. In other words, the individual pixel points form points or areas, as have already been explained above for the two variants.
  • the evaluation device may be designed such that at least two different ones of the image information
  • Information about the occupancy and / or filling state of the container can be determined.
  • not only a single selection but at least two selections are made here. So are two different Groups selected which correspond to two different ranges of color and / or brightness values.
  • the container inner wall it is possible not only to define the container inner wall as an area for such a group, but also to identify an object for such a group.
  • different groups with regard to color values and / or brightness values can be assigned due to different reflection types. In this way, thus a more comprehensive information image is given, thereby
  • both the visible container inner wall, as well as the visible objects are measured and can in the
  • Evaluation device are set in relation to each other.
  • a comparison situation between the individual groups with regard to the number of areas and locations can be carried out in this manner, without a comparison with previously stored total area of the container interior, ie the total area of the container inner wall is performed.
  • the container may be configured such that the container inner wall is adapted to the detection device such that the
  • Detection device detected color values and / or brightness values is above a predetermined detection threshold. That is, the bottom and the sidewall forming the container inner wall may be fitted to the detecting device so that the inner wall of the container may be adapted to the container inner wall
  • Detection device detected color values and / or brightness values of the color values and / or brightness values detected by the detection device for objects in the container by a predetermined detection threshold.
  • a significantly different color or a significantly different brightness with respect to reflection or emission of light to the container inner wall can be achieved compared to the objects.
  • objects are to be stored within a container, which have red as the dominant color, it is possible to increase the contrast to design the container inner wall with a complementary color.
  • objects which have a particularly strong reflection property it is possible to make the container inner wall as matt as possible in order to produce the greatest possible contrast with regard to the brightness values for the detection device.
  • the container inner wall in addition to processing the surfaces in terms of color, roughness values, reflection behavior, etc., the container inner wall, in particular the
  • the optical system may comprise a filter with which of the
  • the optical system may further comprise at least one filter which is set up so that the detection device can detect only electromagnetic radiation from a frequency range determined in such a way that only points or regions of the bottom and / or the container inner wall having predetermined color values are provided for the evaluation device and / or brightness values are detected.
  • Evaluation device may for this purpose have a function which consists of a number of not filtered out bodies or areas information about the occupation or filling state of the container determined.
  • an active optical filtering takes place by the detection device. This is useful, for example, if an adaptation of the container inner wall of the container would be difficult or only possible under cost-favorable conditions.
  • a filter can, for example, have a contrast-enhancing effect and filter out regions with particular color values or particular brightness values.
  • the filter can be used to
  • the filtering can be designed as an optical filter with regard to specific wavelengths or also with regard to specific wave directions, that is to say the polarization of the received light for the detection device.
  • the container can be developed such that it a
  • Power supply module which is connected to an electrical supply line to the detection device.
  • the container may have a control device that is functionally connected to it and possibly to the evaluation device, with which the
  • Power supply module and possibly the evaluation device for a detection and evaluation period can be activated. This makes the container even more self-sufficient of any surrounding systems. In particular, the energy supply of the evaluation device can be ensured in this way decentralized.
  • the activation device of the evaluation device can be both active and passive. Active, in particular intelligent controls can, for example, via a graphical user interface or via mechanical interfaces such Knobs or regulators may be provided which turn the detection and evaluation on and off.
  • the evaluation period can be terminated both actively and passively as soon as the power supply module in the form of a draining battery has lost its required voltage, for example.
  • Brightness level of the environment is. In situations of use, however, which are detection devices which rely on light from external sources
  • the driving device has an interface to an external light source
  • this external light source can be activated in a period in which the light source is dependent, for example, cameras, which depend on the ambient light in terms of their resolution and recording quality
  • a second aspect concerns a monitoring system for
  • Occupancy monitoring with at least one container according to the first aspect and a receiving device separate from the container with an evaluation device, which communicates with the signal processing device and / or the detection device via the respective interface for receiving the image information and / or the sensor signals.
  • the monitoring system may be arranged to determine the current location and / or the presence of a particular container at a particular location.
  • Such a monitoring system is thus a centralized system by means of at least one container. In this way it is possible not only to carry out the logistics, ie the monitoring of the removal from the containers and the refilling of the containers, centrally, but also the evaluation of the to be transmitted
  • the receiving device can be designed for the reception of data, that is to say for the reception of the image information and / or the sensor signals via radio signals or via cables.
  • radio signals come, for example, wireless LAN, Bluetooth, or other wireless systems in question.
  • each container for example in the detection device and / or the signal processing device, a
  • Assignment of position or a container numbering is assigned, which is part of the sensor signals and / or the image information, which is connected to the
  • Evaluation device can be edited, as the origin of the
  • the monitoring system may have the, in particular centrally arranged, evaluation device, the one for the level situation or
  • a specific filling level value does not necessarily have to correlate with the real situation, for example the weight or the number of pieces contained in a container. Rather, in a particularly simple case, it may be sufficient if the determined fill level value is 0 or 1, ie the interpretation "full container” or "empty container”. A container thus receives the state “full” as long as it is sufficiently filled, that is above a fill level to be detected. If the level of the container falls below this limit, the determined level value is set to 0, that is, to a value that appears too low for the necessary storage precaution. Also finer resolutions, for example "empty”, “half full”, “full” up to an im
  • FIG. 1 is an isometric view of an embodiment of a container with a detection device
  • FIG. 2 is an isometric view of another embodiment of a container with a two-part detection devices
  • FIG. 3 in cross section schematically a representation of an example of a
  • 4a is a partial cross-section of another embodiment of a container
  • FIG. 4b shows in partial cross section a further embodiment of a container
  • FIG. 5 in cross section a schematic representation of the detection of
  • Contour points, 6 shows a schematic representation of an embodiment
  • FIG. 8a shows another embodiment of a container
  • a container for the transport and / or storage of objects, in particular piece goods and / or bulk goods, which has means, for example a detection device, for determining the occupancy state and / or the filling state of the container.
  • a container type suitable for this purpose is for example rectangular, has a bottom and a side wall of four equal height container walls and is open at the top.
  • the container may be provided with a flap on or in the side wall, e.g. be provided in a container wall, which forms a front side of the container.
  • the container material may be a plastic, such. B. black plastic, with a relatively smooth surface texture.
  • the substantially uniformly high container inner wall and the bottom of the container form a simple coherent 3-dimensional surface, which both the spatial interface for all objects in the container or
  • Objects as well as an interface for all electromagnetic phenomena, such as optical phenomena, represented within the container As a result of earth gravity, this 3-dimensional surface ensures that the contents of the container remain temporally unchanged with suitable positioning, ie, sufficiently horizontal, and without human intervention.
  • a review or determination of the container contents may be based essentially on the following approach: to look into the container, estimate the identity and quantity of the contents, and if necessary, to assess the level more accurately or to count all existing objects in the container.
  • the ratio of visible container wall surface (or almost empty container of recognizable bottom surface) compared to the complete 3-dimensional structure of the container to be determined and then the remaining amount remaining, ie. the current level of the container, estimated by the complementary volume.
  • volume and based on the average volume requirement of a single object the number of objects in the container can be estimated.
  • the inner surfaces of the container walls and the container bottom can be provided with properties that can be actively or passively recognized by the detection device with sufficient accuracy.
  • the detection device it is possible to detect the surface properties of the container bottom and the container inner wall spatially resolved and then with the 3-dimensional container model to scale
  • Floor area is completely or partially covered.
  • the means for determining the occupancy state and / or the filling state of the container are integrated in or attached to the side wall of the container. It is a detection device in the form of a spatially resolving sensor, which is located at one or more suitable points on or within the container.
  • a sensor suitable for this purpose is characterized in that it is able to completely or collectively detect the container inner wall completely or collectively.
  • the container described as an embodiment is equipped with a detection device that can generate sensor signals on light intensities in the container interior with an optical system and an integrated optical sensor.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a container 10. This is shown slightly cut out in an isometric view, so that the bottom 12 of the container 10 is almost completely visible.
  • the bottom 12 together with the side wall 14, the container inner wall 18.
  • the container inner wall 18 In the container inner wall 18, so in the interior of the container 10 objects 90 can be accommodated.
  • the container 10 is thus a container for storing or for transporting objects 90 contained therein.
  • the container 10 according to the embodiment in Fig. 1 has a
  • Detecting device 20 is, based on the orientation of the container 10, arranged on the rear side wall 14. From there, the
  • Detecting device 20 the entire container interior, so the entire container inner wall 18, overlook or view.
  • the detection device 20 is able to generate sensor signals which depend on the light intensities in the container interior, ie on the container inner wall 18. The detection device 20 thus decreases
  • a portion of the bottom 12 is covered by the object 90. This masking results in different light intensities being emitted by the
  • the detection device 20 is based on the detection of reflected light from the interior of the container 10, this means that the objects 90 within a container 10 have a different reflection behavior, as for the container inner wall 18, so the bottom 12 and the side wall 14 applies.
  • the detection device 20 thus detects from the portion of the bottom 12 with the object 90 other light intensities, as is the case of portions of the bottom 12, which are not covered by objects 90, of which reflection directly from the ground 12 or the
  • the sensor signals can be connected to a not shown in FIG.
  • Signal processing device 30 are transmitted, which further processes or converts these sensor signals to image information.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a container 10. This also has a base 12 and side walls 14, which together form the container inner wall 18. Also, this container 10 is shown broken out, so that in
  • the container 10 of the embodiment according to FIG. 2 has a detection device 20 which is divided into two and consists of a first
  • Detection device 20-1 and a second detection device 20-2 consists Both parts 20-1, 20-2 of the detection device 20 are located in the
  • the container inner wall 18 of the container 10 can monitor. Due to the different viewing directions or angles of view of the parts of the two parts 20-1, 20-2 of the detection device 20, the position of the parts 20-1, 20-2 of the detection device 20 allows three-dimensional relationships of the container inner wall 18, and the reference between recorded objects 90 and this container inner wall 18 are evaluated. Taking the relative position of the individual parts 20-1, 20-2 of the detection device 20 to each other in the
  • Detection device 20 different light intensities from the container interior of the container 10 perceives.
  • the reflection of the container inner wall 18 may be different from corresponding reflections on objects 90 within the container 10.
  • the sensor signals of the multi-part detection device 20, ie both parts 20-1, 20-2 of the detection device 20, depend on the respectively detected light intensities and thus reflect whether in certain locations or areas objects 90 are inside the container 10, or whether At these locations or areas, the container inner wall 18 has been detected.
  • the differing sensor signals can be transmitted to a signal processing device 30, not shown in FIG. 2, which processes these sensor signals into image information.
  • a detection device 20 is shown schematically with the essential elements.
  • FIGS. 4a and 4b each show schematically the functional structure of a container module in which at least one detection device 20 and a processing device 30 are located.
  • the essential difference between the embodiment of FIG. 4 a and that of FIG. 4 b is that the container module of FIG. 4 b also contains an evaluation device 40.
  • the detection device 20 of FIG. 3 essentially comprises an optical system 21 and an optical sensor 24.
  • the optical system 21 consists in the illustrated embodiment of a lens 22 which is arranged in front of a diaphragm 23. In an image plane of the optical system 21, an optical sensor 24 is arranged.
  • the aperture 23 may also be arranged in front of the lens 22.
  • the optical system 21 can also consist of only one lens or - like a "camera obscura" - only a pinhole, but also a more complex optics with multiple lenses with or without aperture.
  • the optical sensor 24 is arranged so that the sensor 24 forms a sharp image of the image obtained by the detection device 20
  • the optical sensor 24 may be a simple electronic image sensor, e.g. a CCD or CMOS sensor element, which with a coarse resolution, ie with few pixels per unit area, can perceive or detect different light intensities, in the simplest way different brightness levels. That is to say, the perception, that is, the detection, takes place by means of
  • the sensor 24 generates different sensor signals that depend on the respectively perceived or detected light intensity.
  • the sensor 24 generates different sensor signals that depend on the respectively perceived or detected light intensity.
  • the optical sensor 24 Locally detect different light intensities, in particular brightness values and generate dependent sensor signals. It is also possible for the optical sensor 24 to be more complex, for example provided in the form of an optical sensor which can distinguish not only different light intensities but also different color values. Furthermore, it is possible for the optical sensor 24 to be an imaging sensor which already has the signal processing device 30 integrated in the sensor 24 or both elements are integrated into one component. The image information that is generated by such a combined detection device 20 and signal processing device 30 can be transmitted directly as, possibly colored, image information, as a still image, or as a moving image. However, a moving picture will only be necessary in exceptional situations for a container 10.
  • the sensor 24 is provided with a specific resolution (pixels per unit area). Usually, a still image of a medium resolution sufficient to equip a container 10 with the functionality that allows a more cost-effective logistics, so a cost-effective monitoring of the filling state and / or the occupancy state of the container.
  • a container 10 for example of FIG. 1 or FIG. 2, so that the bottom 12 of the container 10 and container inner wall 18 can be better distinguished from objects located in the container 10.
  • the bottom 12 of the container and the container inner wall 18 completely or partially, for example, with a UV-active material.
  • the container material, at least in the region of the container inner wall 18, may be an amorphous plastic containing fluorescent dyes.
  • fluorescent dyes are, for example, perylene (for blue, red, orange), naphthalimide (for violet, blue) or the like.
  • Paraloid B-72 is an acrylate ester polymer that forms water-clear, transparent coatings of excellent heat and chemical resistance.
  • the UV-active material absorbs UV radiation which, for example, is targeted by one or more sources, eg with UV LEDs, preferably at short notice as UV radiation.
  • the UV-active material emits light in a defined wavelength range of the UV and / or visible spectrum, which can then be registered spatially resolved with the detection device 20 as an image.
  • At least one filter in the optical system 21 of the detection device 20 such as. B. a wavelength filter
  • UV sources, detection device 20 and other optical components can also be implemented as electronic components and / or by software and thus integrated into a container module.
  • one or more high-resolution miniature camera may be used for the detection device 20.
  • a camera can be mounted directly on a circuit board and with a lens, aperture control, autofocus and / or special filters to optimize the image quality
  • Wavelengths be equipped. Also is a microprocessor-controlled Apertureingnagnated by means of the detection device 20 can be adapted to changing intensities of the incident electromagnetic radiation (light). Further, one or more UV LEDs can be provided on the same circuit board as the optical system 21, which also emit micro-processor-controlled UV radiation, preferably in the form of flashes of light, into the container interior.
  • the detection device 20 is part of a protected container module which is integrated into the container 10, in particular the container wall.
  • the energized or internal moving parts are fully protected against contact as well as against ingress of water (e.g., IP66).
  • the detection device 20 may for this purpose be mounted behind a transparent protective window in the container inner wall 18. All optical radiation then pass through the transparent protective window into the detection device 20 (light emitted or reflected by the bottom 12 or the container inner wall 18) or for illuminating the interior of the container (UV radiation).
  • Incoming radiation can be imaged via upstream filters on the optical system 21 and then on the sensor 24.
  • this can also be done indirectly via a double concave mirror between the protective window and optical system 22.
  • the surfaces of the bottom 12 and the container inner wall 18 including contents can optimally, i. while minimizing blind zones in the corners of the container 10 immediately below or to the right and left of the mounting location of the detection device 20 are detected.
  • the detection device may, in addition to the optical system 21 and the optical sensor 24, also have an analog / digital (A / D) converter which matches that of sensor pixels of the sensor 24, for example a camera semiconductor chip in the form of a CMOS or CCD sensor. detected analog light signals converted into digital signals.
  • the detection device 20 may include analog sensor signals as a digital sensor signal via a first interface 26 (see FIGS. 4a, 4b) of FIG.
  • Feed processing device 30 Alternatively, the Processing device 30 in the input have a corresponding A / D converter.
  • an image signal of the container interior is generated from the sensor signals. This image information can be found in the
  • Processing device 30 temporarily in a memory provided there, e.g. Flash RAM memory, to be kept. Subsequently, these can be digital
  • Image information in an image processing means such as a signal processor
  • the processing device 20 in, for example, a conventional and compressed in particular compressed format, which in turn is stored in the RAM memory and is thus available for transmission to an evaluation device.
  • the evaluation device 40 also in the
  • Container module integrated (see Figure 4b and Fig. 6) or to be removed as a central for several container modules evaluation device (see Fig. 4a and Fig. 7); in the latter case, the image information is preferably wirelessly to the
  • An intelligent container module may thus include the detection device 20 with additional A / D converter (s) and the processing device 30 with working and program memory (RAM or ROM), a programmable control unit, e.g. a microprocessor, for the scheduling of the various functions, a timer for timing coordination and for generating timestamps, a
  • the firmware and / or software implemented in the various digital components of the container module includes substantially all module-specific control and processing functions.
  • the wireless transmission can be bidirectional in a known manner via an antenna 33 or an optical communication interface.
  • the bidirectional data transmission is also a programming between the
  • Container module and, for example, a service module possible.
  • the power supply of the container module can by means of a power supply 70 with, for example, batteries for a network independent
  • the batteries may be in a separate compartment, for example at a lower end of the container module with the
  • Detecting device 20 may be housed.
  • the compartment may be provided with a lid to protect the batteries against external access and environmental influences.
  • the batteries can easily be replaced with new ones if necessary (for example, unloading) in a distribution warehouse, for example.
  • FIGS. 4a and 4b each show a partial cross section of a side wall 14 of an embodiment of a container 10.
  • the container 10 is provided in the side wall 14 with a container module which is so firmly integrated in the side wall 14. Via an interface 26, the respective detection device 20 of the container module is connected to a signal processing device 30.
  • the signal processing device 30 is connected via a communication interface 32, which is designed here as a radio interface, for example a WLAN or Bluetooth connection, to an evaluation device 40, not shown, in order to supply it with the acquired image information , Detected by the detection device 20
  • Light intensities are converted into sensor signals and used by the
  • Signal processing device 30 further processed to image information.
  • Image information is then sent via the communication interface 32 by radio to the not shown in Fig. 4a evaluation device 40 and can there to determine information about the level or the
  • a power supply module 70 is provided for the power supply of the container modules of FIG. 4a and 4b, which supplies all components of the respective container module with power.
  • This power supply module 70 may be provided, for example, in the form of a capacitor, but also in the form of one or more batteries. Also other self-sufficient power supplies, such as
  • small solar modules are conceivable as power supply modules 70.
  • an originality device 80 may be provided, which in the
  • Detection device 20 and / or the signal processing device 30 and / or the communication interface 32 interrupts. Only when the tamper-evident device 80 is removed is the power supply to the power supply module 70 enabled.
  • the tamper-evident device 80 may be an adhesive strip, which preferably also includes the objective of the detection device 20 in FIG.
  • the adhesive strip is removed and then pulled out of the interior of the side wall 14. The pulling out of the
  • Fig. 4b is substantially the same embodiment as shown in Fig. 4a, but in the embodiment of FIG. 5b is also a
  • Evaluation device 40 integrated into the container module. This is a completely decentralized solution for the determination of information about the Greet. Occupancy state of the container 10, so that here the image information generated by the signal processing device 30, are transmitted to the evaluation device 40 and the evaluation takes place directly on the container 10.
  • Results of the evaluation can then be forwarded by the evaluation device 40 via the communication interface 32 and the antenna 33. This makes it possible, via the communication interface in the form of a
  • Radio interface as shown in the form of the antenna in Fig. 4b, only the determined level value and / or the occupancy state must be sent.
  • Signal processing device 30 are generated, much larger amounts of data than is the case with Guzupartyn or occupancy states.
  • the fill state is a single fill state value associated with corresponding Fill states correlated.
  • a digital data correlation is conceivable, where 0 corresponds to an empty container and 1 to a full container and there are no further fill state values in between.
  • only a single digital data value, that is to say a single bit, has to be transmitted, while otherwise the entire image information, depending on the resolution, would sometimes have to be transmitted with a large amount of data.
  • the detection device 20 is in this case equipped with a camera and thus detects at least a portion of the container inner wall 18 of the container 10.
  • An object 90 is disposed in the container interior of the container 10, which is circular in cross-section.
  • the camera of the detection device 20 detects by picking up reflected light beams. In other words, light entering the interior of the container 10 is reflected by the container inner wall 18 and the bottom 12 not covered by the object 90, or the incident light activates the UV active coating of the bottom 12 and the container inner wall 18 so that the activated surfaces emit UV light accordingly.
  • Fig. 5 two reflection light beams from the bottom 12 in the direction of the detection device 20 are shown in more detail as an example.
  • Projection points PP correspond to the points of the contour 90 of the object 90 projected onto the ground 12 detected by the detection device 20.
  • Projection point PP are detected by the detection device 20 due to their light intensity as a reflection of the bottom 12. All the points that are to the right of the left projection point PP and to the left of the right projection point PP, ie between the two, are perceived by the detection device 20 as a reflection of the object 90 due to their light intensity. The perception by the detection device 20 is expressed by
  • Projection points PP can not be perceived by the detection device 20, since these due to the angle of view of the
  • Detection device 20 and the position of the object 90 are covered by this object 90.
  • these reflection lines affect the contours of the object 90. Exactly these outlines are referred to as the contour of the object 90 of the
  • Detected detection device 20 and are therefore referred to as contour points KP.
  • contour points KP In the region between the two projection points PP, therefore, reflections of the object 90 are perceived, with light intensities, thus in particular color values and / or brightness values, which can be assigned to the objects 90, in particular in contrast to the bottom 12 or to the container inner wall 18.
  • a detection device 20 can detect the received light due to different light intensities, for example due to different color values and / or brightness values
  • the sensor signals are converted into image data in the signal processing device 30.
  • the signal processing device 30 Convert light intensities into sensor signals.
  • the sensor signals are converted into image data in the signal processing device 30.
  • Evaluation device 40 may include the image data with a corresponding one
  • the evaluation device interprets or processes the
  • Sensor signals of the detection device 20 are generated, based on the
  • the light intensity that is, the brightness values in this case detected to the right of the right projection point PP and to the left of the left projection point PP from the detection device 20 and converted into sensor signals, thus correspond to image information processed by the signal processing device 30 shown in FIG.
  • Evaluation device are equated with low brightness values. Points sensed between the two projection points PP from the detection device 20 receive reflection light from the object 90. This is in the
  • Contour line contours of the objects 90 can be determined in the
  • Evaluation device can be compared with stored contours and in this way information about the type of occupancy, in particular the type of objects 90 can give.
  • FIG. 6 schematically shows an example of a monitoring system 100.
  • individual containers 10 are provided, as have already been explained in detail with respect to FIGS. 1 and 2 above.
  • a container module as explained in connection with the Fig. 4a, is provided.
  • dashed lines are wireless communication links, eg radio links, via the second interface, namely the communication interface 32 to a central element the monitoring system 100, in particular a receiving device 110, shown.
  • the receiving device 110 may - centrally arranged in the system - have the evaluation device 40, which in such a central
  • Embodiment can also take much more complex tasks than it is possible in a container 10 integrated into a container module with limited energy budget. This makes it possible for such a central
  • Evaluation device 40 not only performs the evaluation for each of the containers 10, but also draws a correlation from the evaluation results and sets in motion a logistics, for example, in the reordering of
  • an intermediate station 120 which in the form of a repeater or relay station as a concentrator
  • Receiving device 110 shipped with the evaluation device 40. In this way, there is no limit to the size of the monitoring system 100 in terms of size. It is also possible that the connection between the
  • Connecting means in particular cable-bound connecting means is formed.
  • Fig. 7 shows schematically another example of a monitoring system 101, which, for example, part of a merchandise management system or
  • Warehousing system is. In the system are for containers 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 and 10-5, as they have been discussed in detail above. Dashed lines indicate communication connections between the individual containers 10-1, 10- 2, 10-3, 10-4 and 10-5 and elements of the system 101. In the
  • Significant here are the new possibilities for a merchandise management system, which allow the containers proposed here and each integrated function for capturing information from the respective container. This information is accessible to a central or from the container locally resolved evaluation and thus enable monitoring of the filling state and document status of each container in the system virtually in real time.
  • Each of the containers 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 and 10-5 has a container module 15-1, 15-2, 15-3, 15-4 and 15-5, respectively, in which each one in connection with FIGS. 1 to 4 explained detection device 20 and
  • Signal processing device 30 is located.
  • the container module 15-1 of the container 10-1 is provided with a wireless
  • Radio link 1 10-1 connected directly to a central computer 300.
  • Evaluation device 40-1 is a part of the central computer 300 on which runs a merchandise management system (WWS), such as SAP or the like.
  • WWS merchandise management system
  • the evaluation device 40-1 can be implemented as a software routine of the WWS.
  • the container module 15-1 of the container 10-1 senses intensities from the interior of the container 10-1, which may occur during initialization of the container 10-1 prior to each filling operation or during the period of emptying, the container module 15 communicates -1 via the radio interface 1 10-1 the detected intensity information in the form of processed image data to the
  • Evaluation device 40-1 in the central computer 300th There is then the evaluation of this image data to determine information about the level or
  • the configuration described in connection with the container 10-1 makes sense if it is a small operation, such as a motor vehicle workshop that directly connected storage area or workshop area in which are to be monitored containers 10-1.
  • the system thus comes with maximum flexibility with a minimum effort in the
  • the evaluation device 40-3 is arranged directly at the radio access point 120-3 for the container 10-3. In this case, it may be at the
  • Radio access point 120-3 to act a computer with a corresponding radio interface, in which the evaluation device 40-3 is also implemented as a software program.
  • the evaluation device 40-3 is also implemented as a software program.
  • a remote computer with the
  • Radio access point 120-3 be connected, which performs the task of the evaluation device 40-3.
  • the information generated by the evaluation device 40-3 about the filling state and / or the document status of the container 10-3 are forwarded via, for example, a wired communication connection 130-3 to the central computer 300 and thus to the WWS running there.
  • the container module 15-4 of the container 10-4 is connected via a radio interface 110-4 to a radio access point 120-4. 4, which is arranged in the radio range at the mobile site or in the transport vehicle, connected.
  • the radio access point 120-4 itself then ideally communicates itself via a radio interface 112-4 with a radio access point to a public or private or virtual private (VPN) data network 200, such as the Internet.
  • VPN virtual private
  • wired communication interface 130-4 to the
  • Data network 200 is connected. This makes it possible for the WWS to also dynamically monitor the filling conditions of mobile containers 10-4.
  • a stationary storage location remote from the central computer 300 of the WWS can likewise be connected via interposition of one, public or private or
  • VPN virtual private
  • data network 200 such as the Internet
  • a radio access point 120-5 itself, for example, wired to a communication interface 112-5 connected to the data network 200, to which in turn the central computer 300 is connected to the evaluation device 40-5 with a wired communication interface 130-5.
  • the container module 15-5 de container 10-5 can then via the radio access point 120-5 the detected inside the container 10-5 intensity information to the
  • Evaluation device 40-1 to 40-5 in all embodiments also be integrated directly into the respective container modules 15-1 to 15-5 of the respective container 10-1 to 10-5. Also, in all embodiments, an arrangement of the evaluation device at any point on the communication path between the respective container 10-1 to 10-5 and the central computer 300 of the WWS is conceivable.
  • the evaluation device for example, as an application on a virtual server in a data network 200, such as run as the example of this Internet, which is also possible for the entire software environment of the WWS.
  • Detection device here "wireless” LAN (WLAN), Bluetooth, Zig-Bee and
  • the detection device 20, the signal processing device 30 and the second interface 32 are provided as a container module 15 in a housing 60, which has a mechanical interface 62 to the container 10, in particular the side wall 14.
  • an antenna 33 on the housing 60 is indicated to be in a monitoring system 100, such as shown in FIG. 6, with a receiving station 120 over a radio link 110
  • FIG. 8 a shows the assembled state
  • FIG. 8 b shows the separated state of the housing 60.
  • the container module 15 can be modularly equipped with its housing 60 with the functionality of the detection device 20, the signal processing device 30 and the second interface 32 and connected to the container 10 via a mechanical interface 62.
  • the mechanical interface 62 in the embodiment of FIGS. 8a and 8b is designed in the illustrated embodiment as a slot, which corresponds in its dimensioning of the material thickness of the side wall 14 of the container 10.
  • the housing 60 of the container module 15 of FIGS. 8a and 8b is simply attached to the side wall 14 of the container 10.
  • This is a container 10 according to FIG. 8a has been converted to a container 10, without structurally engaging in the container 10 would have been necessary.
  • the container module in the housing wall. This is useful, for example, in such containers, which have a sufficient wall thickness and out

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter für den Transport und/oder die Lagerung von Objekten. Ein solcher erfindungsgemäßer Behälter weist eine Erfassungsvorrichtung auf, um Informationen über den Belegungszustand und/oder des Füllzustand des Behälters zu ermitteln. Die Erfassungsvorrichtung ist in der Lage unterschiedliche Lichtintensitäten im Bereich der Behälter-Innenwandung zu erfassen und entsprechende Sensorsignale zu erzeugen. Weiter ist eine Schnittstelle zur Verbindung mit einer Signalverarbeitungsvorrichtung vorgesehen, in welcher aus den Sensorsignalen Bildinformationen über den Füllstands- und/oder Belegungszustand des Behälters erzeugt werden.

Description

Behälter mit Erfassungsvorrichtung zur Ermittlung eines Zustands des Behälters sowie Überwachungssystem zur dynamischen Zustandsüberwachung mit wenigstens einem solchen Behälter
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter für den Transport und/oder die Lagerung von Objekten, insbesondere von Stück- und/oder Schüttgütern mit einer Erfassungsvorrichtung zur Ermittlung von Informationen über einen Behälterzustand, insbesondere den Belegungszustand und/oder den Füllzustand des Behälters.
Hintergrund der Erfindung
Behälter für die Lagerung und den Transport von Objekten werden
beispielsweise dafür verwendet Kleinteile wie Schrauben, Muttern oder
Elektronikkomponenten, also im Allgemeinen Stückgut oder aber auch Schüttgut, zu lagern oder zu transportieren. Solche Behälter können als Transportbehälter, jedoch auch in Lagersystemen wie Regallagern als Lagerbehälter zum Einsatz kommen. Auch eine kombinierte Nutzung ist denkbar, indem Behälter, die in einem Regallager aufbewahrt werden und aus diesem entnommen werden, um zu einem Arbeitsplatz transportiert für eine bestimmte Zeit als dezentraler Lagerort zu dienen.
Bei den bekannten Behältern muss ein hoher Aufwand getrieben werden, um sicherzustellen, dass in einem Lagersystem ein ausreichender Vorrat an den
Stückgütern bzw. dem Schüttgut vorhanden ist. Dies erfordert komplexe
Logistiksysteme, die sowohl den Wareneingang wie auch die Entnahme aus einzelnen Behältern überwachen, besonders, um die Behälter lückenlos zu überwachen. Darüber hinaus muss dem Logistiksystem der Ausgangs- bzw. Anfangsfüllzustand jedes Behälters bekannt sein. Um sicherzustellen, dass Fehler, die mit der Zeit zwangsläufig vorkommen, nicht zu Nachschubproblemen führen, sind regelmäßigen Inventuren mit händischer Zählung sämtlicher gelagerten Artikel durchzuführen. Der Aufwand solcher Inventurarbeiten wie auch der Aufwand für die Erfassung des Eingangs sowie der Entnahme von Waren aus den Behältern in Form eines Logistiksystems ist personal- und kostenintensiv. Weiter bergen Inventuren das Risiko menschlicher Fehler, wie z. B. Fehlzählungen. Auch das Erfassen des Eingangs von Waren in die Behälter und der Entnahme aus den Behältern ist personalintensiv oder erfordert ein entsprechend komplexes und damit teures Logistiksystem.
Es wurde bereits vorgeschlagen, einzelne Behälter zu wiegen und auf diese Weise eine Aussage über den Füllzustand des jeweiligen Behälters zu erhalten.
Nachteilig bei einer solchen Ausführungsform ist die Abhängigkeit des jeweiligen Behälters von der Waage, da für jeden Behälter eine separate Waage notwendig wäre, die darüber hinaus Einschränkungen beim Einsatzort des Behälters mit sich bringt. Weiter ist es notwendig, dass die Waage auf einer im Wesentlichen ebenen Fläche steht, um ein möglichst genaues Wiegen des Behälters zu ermöglichen. Darüber hinaus handelt es sich bei der Waage um relativ komplexe Gebilde, die zusätzliche Kosten verursachen. Insbesondere in Regallagern, welche eine Vielzahl von
verschiedenen Produkten beinhalten und ggf. über eine Vielzahl von teilweise unterschiedlichen Behältern verfügen, wäre eine Vielzahl von einzelnen Wagen notwendig. Die Kosten für ein solches System steigen damit linear mit der Anzahl der Behälter. Ab einer bestimmten Größe ist der Einsatz von Wiegesystemen im Vergleich zu den bekannten Logistik- und Inventursystemen kostenmäßig nicht mehr sinnvoll.
EP 0 952 432 A1 offenbart ein System zur Bestimmung einer Materialmenge in einem Container. Dazu sind hinter sich gegenüber liegenden für Infrarotlicht
transparenten Containerseitenwänden Infrarotlichtquellen und Infrarotlichtsensoren derart vorgesehen, dass von den Infrarotlichtquellen in den Container ausgesendetes Infrarotlicht, welches von im Container enthaltenen Material absorbiert oder reflektiert wird, so mit gegenüberliegenden Infrarotlichtsensoren empfangen werden kann, dass sich damit die Füllstandhöhe des Containers bestimmen lässt. DE 10 2008 027 646 A1 offenbart ein System zur automatischen Steuerung u.a. der Einlagerung in automatisierten Kleinteilelagern. Dazu werden von Kameras Bilder von einzulagernden Artikeln und von den Kleinteilbehältern oder Tablaren
aufgenommen, gespeichert und rechentechnisch aufbereitet, wobei Informationen über den einzulagernden Artikel, wie die Art des einzulagernden Artikels und dessen Abmaße, und den Inhalt der Kleinteilbehälter und/oder Tablare sowie über die
Belegung und unbelegte Bereiche und deren Abmaße der Kleinteilebehälter oder Tablare extrahiert werden.
DE 36 32 448 A1 offenbart ein Verfahren zur rechnergesteuerten
Zusammenstellung verschiedener Artikel eines Auftrags, wobei eine
Transporteinrichtung einen Behälter erst dann von einer Lagerposition zur nächsten vorbestimmten Lagerposition weiterbewegt, wenn im Behältern die richtigen Artikel in der richtigen Menge abgelegt worden sind. Dies wird mittels Gewichtsbestimmung und/oder optischer Kontrolle des bestückten Behälters erreicht.
DE 10 2008 060 034 A1 offenbart eine Lagervorrichtung zum Lagern von Gegenständen mit einer Rahmenstruktur und einer relativ zur Rahmenstruktur in einer Hinbewegungs- und Rückbewegungsrichtung bewegbaren Lagerungseinheit mit einer Lagerungsfläche zur Lagerung mindestens eines Gegenstandes darauf. Mit einer Bildaufnahmeeinheit werden Bilddaten der Lagerungsfläche der Lagerungseinheit bei deren Hin- und/oder bei deren Rückbewegung relativ zur Rahmenstruktur erfasst. Eine mit der Bildaufnahmeeinheit verbundene Bildauswerteeinheit erzeugt aus zu mindestens einem Zeitpunkt während der Hinbewegung erfassten Hinbewegungs- Bilddaten ein Hin-Dokumentationsbild und/oder aus zu mindestens einem Zeitpunkt während der Rückbewegung erfassten Rückbewegungs-Bilddaten ein Rück- Dokumentationsbild. Anhand dieser Dokumentationsbilder erfolgt eine automatische Identifikation von Fehlentnahmen, indem geleerte Abschnitten identifiziert und/oder bildbasiert und/oder datenbankbasiert Gegenstände identifiziert werden.
Eine mögliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend genannten Probleme zu lösen bzw. bekannte Lösungen zu verbessern. Insbesondere ist es eine mögliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Behälter für die Lagerung und/oder den Transport von Objekten zur Verfügung zu stellen, bei dem auf möglichst kostengünstige Weise möglichst exakt eine Information über den Füllzustand und/oder den Belegungszustand ermittelbar ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Vorstehende Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Besondere Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweils daran anschließenden abhängigen Ansprüchen.
Ein erster Aspekt betrifft einen Behälter für den Transport und/oder die
Lagerung von Objekten. Der Behälter weist einen Boden und eine Seitenwandung auf, die zusammen eine Behälter-Innenwandung des Behälters definieren. In die
Seitenwandung ist eine Erfassungsvorrichtung mit einem optischen System und einem integrierten optischen Sensor integriert oder an der Seitenwandung angebracht. Die Erfassungsvorrichtung ist zur Erzeugung von Sensorsignalen über Intensitäten elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Lichtintensitäten, im Behälterinneren eingerichtet. Weiter weist der Behälter eine funktional mit der Erfassungsvorrichtung verbundene erste Schnittstelle zur Übertragung der Sensorsignale an eine
Signalverarbeitungsvorrichtung mit einer Funktion zur Erstellung von Bildinformationen basierend auf den Sensorsignalen für eine Ermittlung von Informationen über einen Belegungs- und/oder Füllzustand des Behälters auf.
Ein derartiger Behälter bedient sich demnach den physikalischen Phänomenen der Optik, um Informationen über den bzw. den Füllzustand und/oder den
Belegungszustand des Behälters zu ermitteln. Dabei kann die Erfassungsvorrichtung sowohl integral mit der Seitenwandung ausgebildet sein als auch an dieser angebracht sein. Die Anbringung kann sowohl lösbar als auch unlösbar erfolgen. In einer besonderen Ausführung kann eine integrale Ausführung der Erfassungsvorrichtung mit der Seitenwandung vorgesehen sein, so dass der gesamte Behälter eine möglichst kompakte Bauform erhält. Um bereits bestehende Behältersysteme für den Transport und/oder die Lagerung von Objekten gemäß dem hier vorgeschlagenen Konzept ausstatten zu können, kann es sein die Erfassungsvorrichtung an bzw. in der Seitenwandung lösbar anbringbar, beispielsweise mittels einer Schnapp-Rast-Verbindung verbindbar, auszugestalten, so dass ein Behälter mit einer Erfassungsvorrichtung erstmalig ausgerüstet und/oder nachgerüstet werden kann.
In bestimmten Ausführungen kann die Erfassungsvorrichtung Sensorsignale über bzw. entsprechend Intensitäten bestimmter elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise von elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren Bereich, d.h.
Lichtintensitäten, in dem bzw. aus dem Behälterinneren erzeugen. Darunter soll hier auch elektromagnetische Strahlung aus dem Ultraviolettbereich und/oder
Infrarotbereich verstanden werden. Bei elektromagnetischer Strahlung aus dem sichtbaren Bereich können die Lichtintensitäten im Behälterinneren dabei zum Beispiel unterschiedliche Lichtintensitäten hinsichtlich der Farbwerte und/oder der
Helligkeitswerte des Lichts aus dem Inneren des Behälters sein. Mit anderen Worten ist es möglich mit der Erfassungsvorrichtung bei einem Behälter Lichtintensitäten, also zum Beispiel Unterschiede in Helligkeitswerten und/oder Unterschiede in Farbwerten innerhalb des Behälterinneren wahrzunehmen bzw. zu erfassen. Dabei dient die Erfassungsvorrichtung auch ausschließlich zur Erzeugung der Sensorsignale in Abhängigkeit der erfassten Intensitäten bzw. Lichtintensitäten. Eine Auswertung, beispielsweise für die Ermittlung des Belegungs- und/oder Füllzustands des Behälters, kann dann separat von der Erfassungsvorrichtung erfolgen.
Erzeugte Sensorsignale können über die erste Schnittstelle der
Erfassungsvorrichtung an eine Signalverarbeitungsvorrichtung weitergeleitet werden. Diese Schnittstelle kann sowohl drahtgebunden, d.h. mechanisch, aber auch eine drahtlose Funkschnittstelle wie beispielsweise eine Bluetooth-Schnittstelle, eine Wireless-LAN (WLAN)-Schnittstelle oder eine anders geartete Funkschnittstelle zur Datenübertragung sein.
Die Signalverarbeitungsvorrichtung erhält bzw. empfängt von der
Erfassungsvorrichtung die erzeugten Sensorsignale und ist eingerichtet, aus den empfangenen Sensorsignalen Bildinformationen zur Ermittlung des Belegungsund/oder Füllzustands des Behälters zu erzeugen. Aus den Sensorsignalen der Erfassungsvorrichtung werden also in der Signalverarbeitungsvorrichtung die
Bildinformationen erstellt. Diese Bildinformationen beinhalten die benötigten
Informationen für die Ermittlung des Belegungs- und/oder Füllzustands des Behälters, die jedoch noch nicht ausgewertet sind. D.h., bereits die erfassten Sensorsignale sind spezifisch für den Füllzustand und/oder der Belegungszustand des Behälters.
Es sei angemerkt, dass die Weiterverarbeitung der erzeugten Sensorsignale zu den Bildinformationen, nicht zwingend am Behälter erfolgen muss. Es ist auch möglich, dass bei einem Behälter eine Schnittstelle für die Übermittlung der Sensorsignale an eine externe Signalverarbeitungsvorrichtung vorgesehen ist. Auf diese Weise sind dezentrale Systeme möglich, bei denen die Signalverarbeitung nicht direkt am Behälter erfolgt. Auch die Verwendung einer Signalverarbeitungsvorrichtung für mehrere Behälter ist damit denkbar.
Bei dem Behälter kann die Erfassungsvorrichtung wenigstens eine Kamera mit einem optischen System aufweisen. Dabei kann das optische System besonders einfach aus einer einzigen Lochblende bestehen. Alternativ kann das optische System mindestens eine Linse vor oder hinter einer Blende oder nur eine Linse bzw. mehrer Linse, d.h. keine Blende, aufweisen. Der optische Sensor ist in üblicher weise in einer Bildebene des optischen Systems angeordnet. Mit anderen Worten sind zwei grundsätzliche Anordnungen möglich. Grundsätzlich kann das optische System nur eine einzige Lochblende aufweisen. Alternativ kann das optische System ein
Linsensystem mit einer oder mehreren Linsen aufweisen, welches ebenfalls eine Blende enthält, aber zusätzlich noch (mindestens) eine Linse (vor oder hinter der Blende), die eine reguläre optische Abbildung produziert.
Das optische System bildet die zu erfassenden Intensitäten
elektromagnetischer Strahlung aus dem Inneren des Behälters auf der Bildebene ab, in welcher der optische Sensor angeordnet ist. Dabei kann es ausreichend sein, die Schärfentiefe des optischen Systems auf die inneren Dimensionen des Behälters fest einzustellen, bzw. ist eine entsprechende Schärfentiefe für die Ermittlung des
Füllzustands und/oder des Belegungszustand ausreichend.
Eine derartige optische Erfassungsvorrichtung ist in der Lage, eine Vielzahl von Sensorsignalen in Abhängigkeit von erfassten Intensitäten bzw. Lichtintensitäten zu erzeugen. Je nach Art der Kamera können unterschiedlich hoch aufgelöste
Sensorsignale vorliegen, d.h. eine unterschiedlich große Anzahl von Sensorsignalen in Bezug auf eine gleich große Fläche der Behälter-Innenwandung sein. Auch ist es möglich, dass die einzelnen Sensorsignale unterschiedliche Qualitäten aufweisen. So ist es möglich, dass Schwarzweißbilder in Form von unterschiedlichen
Helligkeitswerten durch eine solche Kamera erzeugt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass es sich bei dem optischen Sensor um einen Farbsensor handelt, der auch Farbunterschiede der empfangenen Lichtintensitäten im Behälterinneren wahrnehmen kann.
Durch das Anordnen des optischen Sensors in der Bildebene des optischen Systems, z.B. wenigstens einer Linse und/oder einer Blende, und das Vorsehen einer beweglichen Linse oder eines beweglichen Sensors kann eine Fokussierung des optischen Systems auf das Innere des überwachten Behälters stattfinden.
Insbesondere ist es möglich, ein optisches System aus wenigstens einer Linse und und/oder einer Blende, und dem optischem Sensor zur Verfügung zu stellen, welche auf optische Standardbauteilen, z.B. Sensoren basieren kann. Durch die Fokussierung mittels einer Linse und/oder einer Blende zusammen mit der
Verwendung eines kostengünstigen optischen Sensors, können die Gesamtkosten eines derartigen Behälters reduziert werden.
Bei der Erfassungsvorrichtung in Form einer Kamera muss es sich nicht um eine komplexe Kamera handeln, wie sie zur Erzeugung von Bewegtbildern
(Filmsequenzen) oder von hochauflösenden Fotografien notwendig ist. Vielmehr ist unter dem Begriff "Kamera" zu verstehen, dass diese als Erfassungsvorrichtung, besonders ein darin verbauter optischer Sensor, in der Lage ist, zumindest Standbilder mit einer Mehrzahl von Pixeln aufzunehmen, wobei für jedes Pixel eine Information über die Lichtintensität in Form eines Sensorsignals erzeugt werden kann. Die Erfassungsvorrichtung in Form einer Kamera kann demnach in einfachster Weise eine Mehrzahl von Pixeln, also mit einer groben Auflösung, unterschiedliche
Helligkeitswerte, also im einfachsten Fall eine Schwarzweißabbildung niedriger Auflösung erzeugen.
Bei der Verwendung von einer Kamera in der Erfassungsvorrichtung ist es möglich, mehr als eine einzige Kamera am bzw. im Behälter vorzusehen. Insbesondere können mehrere Kameras vorgesehen sein, die voneinander beabstandet an und/oder in der Innenwandung eines Behälters vorgesehen sind. Auf diese Weise können perspektivische, insbesondere dreidimensionale Bilder erzeugt werden, also eine Stereographie durchgeführt werden. Die Auswertung solcher stereographen Bilder, welche die Anordnung der wenigstens zwei Kameras in der Seitenwandung bzw. des Bodens im Behälter zueinander berücksichtigt, ermöglicht eine dreidimensionale Auswertung des Behälterinneren. Auf diese Weise kann bei der Ausbildung solcher stereographischer Bilder eine noch genauere Aussage über den Füllzustand und/oder den Belegungszustand des Behälters abgegeben werden.
Unter Informationen über bzw. für den "Füllzustand" können nicht nur die reale Füllmenge, also die Restinhaltsmenge in einem Behälter, verstanden werden. Auch damit zusammenhängende Information, wie im einfachsten Fall die beiden
Informationen„voll" und„leer" können als Information über den Füllzustand
ausreichend sein. Die notwendige Auflösung der Information über den Füllzustand hängt dabei von der jeweiligen Einsatzsituation bzw. dem Zweck ab. Zusätzlich zu diesen Grundinformationen des Füllzustandes können je nach Art und Ausführung der Erfassungsvorrichtung auch weitere Informationen von der Erfassungsvorrichtung erzeugt werden.
Unter Informationen über bzw. für„Belegungszustand" können zum Beispiel Informationen über die Art der Belegung, also die enthaltenen Utensilien,
Komponenten bzw. Stückgüter oder auch Schüttgüter verstanden werden. Dabei ist es selbstverständlich auch möglich, dass die optische Erfassungsvorrichtung
Sensorsignale unterschiedlicher Art sendet. So ist es denkbar, dass eine Kombination von Farbwerten und Lichtwerten als unterschiedliche Sensorsignale der Erfassungsvorrichtung an die Signalverarbeitungsvorrichtung übermittelt werden. Diese ist in der Lage, die unterschiedlichen Sensorsignale als unterschiedliche Signalgruppen wahrzunehmen und entsprechend auszuwerten. Demnach sind auch optische
Sensoren denkbar, die in unterschiedlichen Abständen zu einer Linse angeordnet sind und auf diese Weise über Veränderung der Lage der Bildebene der Linse
unterschiedlich ansteuerbar sind. So können innerhalb eines einzigen optischen Sensors unterschiedliche Sensorsignale unterschiedlicher Signalgruppen durch die Veränderung des Linsenfokus, also der Bildebene der Linse, erzeugt werden. In einer solchen besonders kostengünstigen Ausführungsform wird eine komplexe
Überwachung nicht nur des Füllzustandes, sondern auch des Belegungszustandes des Behälters in kostengünstiger Weise ermöglicht.
Die Signalverarbeitungsvorrichtung kann weiter eine zweite Schnittstelle zur Übertragung der Bildinformation an eine Auswertungsvorrichtung zur Ermittlung des Belegungs- und/oder Füllzustandes des Behälters aufweisen. Mittels der
Bildinformationen kann auf diese Weise in einer zum Behälter internen oder alternativ externen Auswertungsvorrichtung ein automatisiertes Auswerten der Bildinformationen und damit ein automatisiertes Erzeugen von Informationen hinsichtlich des Belegungsund/oder Füllzustandes des Behälters erfolgen.
Der Unterschied zwischen Belegungs- und Füllzustand wird hier wie folgt definiert. Unter "Füllzustand" sei hier der Grad der Füllung des Behälters verstanden. Dabei ist die Abstufung des graduellen Füllgrades je nach Einsatzsituation optional anpassbar. So ist es möglich, dass die Erfassungsvorrichtung nur zwischen einem leereren Behälter oder einem gefüllten Behälter unterscheidet, also nur zwei
Füllzustände existieren. Auch feiner abgestufte Füllzustände sind bei feineren
Auflösungen der Erfassungsvorrichtung denkbar. Insbesondere ist es möglich, wenn die Erfassungsvorrichtung besonders fein auflösend den Füllzustand wiedergibt und auf diese Weise den Verlauf des Füllzustandes über die Zeit beschreiben kann.
Unter "Belegungszustand" sei hier verstanden, dass neben dem Füllzustand auch oder alternativ zu diesem die Art der Belegung des Behälters überwacht werden kann. Bei einer solchen Ausführungsform dient die Erfassungsvorrichtung dazu, die Art der gelagerten Komponenten bzw. die Art des gelagerten Stückgutes als
Belegungszustandsinformation zu ermitteln. Die kann zum Beispiel über die
Auswertung der über die Sensorsignale und die Bildinformationen ermittelten
Konturlinien der gelagerten Objekte erfolgen.
Neben dem reinen Zur-Verfügung-Stellen von Bildinformationen, welche in einem semi-manuellen Verfahren beispielsweise auch von Wartungspersonal überwacht werden können, dient das Vorsehen der zweiten Schnittstelle zur
Übertragung der Bildinformationen an die Auswertungsvorrichtung der weiteren Automatisierung eines Logistikprozesses für derartige Behälter. Damit können die Kosten für die Durchführung der Logistik, besonders für die Überwachung des Belegungs- und/oder des Füllzustandes einer Vielzahl von solchen Behältern reduziert werden.
Weiter wird ein Behältermodul zur Erstausrüstung oder Nachrüstung an einem Behälter gemäß Anspruch 16 vorgeschlagen. Mit einem solchen Modul ist es möglich einen Behälter erstmalig mit einer vorstehend erläuterten Erfassungsvorrichtung und Signalverarbeitungsvorrichtung nachzurüsten bzw. erstmals auszustatten. Das Behältermodul ist hinsichtlich seiner Form so eingerichtet, beispielsweise in eine Seitenwandung des Behälters integriert oder an dieser angebracht zu werden. Ein solches Behältermodul weist demnach die Erfassungsvorrichtung mit dem optischen System und dem integrierten optischen Sensor auf, wobei die Erfassungsvorrichtung zur Erzeugung von Sensorsignalen entsprechend Intensitäten elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Lichtintensitäten, im Behälterinneren eingerichtet ist. Weiter ist in dem Behältermodul auch die Signalverarbeitungsvorrichtung mit einer Funktion zur Erstellung basierend auf den Sensorsignalen von Bildinformationen für eine Ermittlung eines Belegungs- und/oder Füllzustands des Behälters vorgesehen. Die Signalverarbeitungsvorrichtung ist funktional mit der Erfassungsvorrichtung über die erste Schnittstelle zur Übertragung der Sensorsignale an die
Signalverarbeitungsvorrichtung verbunden.
Das Behältermodul kann weiter auch eine geeignete Energieversorgung aufweisen. Beispielsweise kann es sich dabei um ein Batteriefach mit geeignet dimensionierten Batterien handeln. Geeignet dimensioniert bedeutet hier, dass eine bestimmte Batteriekapazität vorgesehen wird, die ausreichend groß ist, um das
Behältermodul bei bekanntem Nutzungsprofil und somit abschätzbarem Strombedarf eine vorbestimmte Zeitdauer zuverlässig autark betreiben zu können.
Im Rahmen des hier vorgeschlagenen Behälters kann eine funktional mit der Erfassungsvorrichtung verbundene Auswertungsvorrichtung vorgesehen sein. Diese Auswertungsvorrichtung ist mit der Signalverarbeitungsvorrichtung über die
entsprechende zweite Schnittstelle verbunden und in der Lage bzw. dazu eingerichtet, aus den empfangenen Bildinformationen den Belegungs- und/oder den Füllzustand des Behälters zu ermitteln. Die Auswertungsvorrichtung kann direkt am Behälter, insbesondere benachbart zur Erfassungsvorrichtung und/oder
Signalverarbeitungsvorrichtung, angeordnet sein und funktional mit der zweiten
Schnittstelle, insbesondere leitungsgebunden, verbunden sein. Alternativ kann die Auswertungsvorrichtung getrennt vom Behälter angeordnet sein und funktional mit der zweiten Schnittstelle, insbesondere zumindest abschnittsweise nicht leitungsgebunden, z.B. mittels einer Funkverbindung, verbunden sein.
Bei Ausführungsformen, in denen die Auswertungsvorrichtung Teil des
Behälters ist, also an, bzw. in diesem vorgesehen ist, stellt der Behälter eine kompakte Einheit dar, die neben der Grundfunktion der Lagerung und des Transports der Objekte auch die Überwachung des Belegungs- oder Füllzustandes in automatisierter Weise vollkommen autark übernehmen kann. Auf diese Weise ist es möglich, dass die
Behälter beliebig zu einer Vielzahl von Behältern in einem Lager- oder Regalsystem kombiniert werden können und keine Limitierung hinsichtlich einer zentralen
Auswertungsvorrichtung vorliegt. Dabei können sowohl die Erfassungsvorrichtung, als auch die Signalverarbeitungsvorrichtung oder aber die Auswertungsvorrichtung einzeln oder gemeinsam Schnittstellen aufweisen, die mit einem zentralen Computer, also einer zentralen Regelungseinheit oder Steuerung, der Gesamtlogistik verbunden sind.
Bei Ausführungsformen, in denen die Auswertungsvorrichtung sich zum
Behälter extern befindet, also außerhalb des einzelnen Behälters vorgesehen ist, kann eine Auswertevorrichtung zentral ein Mehrzahl von Behälter hinsichtlich deren jeweiligen Belegungs- oder Füllzustandes überwachen. Auf diese Weise ist es ebenfalls möglich, eine Vielzahl von Behältern in einem Lager- oder Regalsystem zu verwenden, die von einer oder mehreren zentralen Auswertungsvorrichtung(en) überwacht werden.
Die Auswertung der von der Signalverarbeitungsvorrichtung bereitgestellten Bildinformationen kann in der Auswertungsvorrichtung erfolgen. Es ist aber auch möglich, wenn Auswertung oder die Interpretation der durch die Auswertung ermittelten Belegungs- oder Füllzustände eines, insbesondere jedoch einer Vielzahl von
Behältern, an einer zentralen Stelle eines Überwachungssystems erfolgt. Damit kann eine zentrale Regelungseinheit oder Steuerung mit einer Vielzahl von Behältern oder Auswertungsvorrichtungen kommunizieren und so von diesen ermittelte Belegungsund Füllzustände einer Vielzahl von Behältern erhalten. Mit anderen Worten kann die Auswertung der Bildinformationen in einer zentralen Auswertungsvorrichtung eines Gesamtsystems erfolgen. D.h., die Ermittlung der einzelnen Belegungs- oder
Füllzustände eines, insbesondere jedoch einer Vielzahl von Behältern, erfolgt dann an zentraler Stelle. Damit kommuniziert eine zentrale Regelungseinheit oder Steuerung mit einer ebenso zentral angeordneten Auswertungsvorrichtung und erhält von dieser die ermittelte Belegungs- und Füllzustände der Vielzahl von Behältern des
Gesamtsystems. Die Auswertungsvorrichtung kann so selbst auch als
Softwareanwendung Teil der zentralen Regelungseinheit oder Steuerung des
Gesamtsystems implementiert sein.
Auf diese Weise ist es möglich, nicht nur den Füll- oder Belegungszustand einzelner Behälter zu überwachen und damit durch rechtzeitiges Nachbestellen zu regeln, sondern auch die Korrelation von verschiedenen Füllzuständen, also
beispielsweise die Korrelation zwischen gelagerten Utensilien, die einander bedingen, bzw. die einander ersetzen können, in den Logistikprozess für den Transport und/oder die Lagerung der Objekte mit einzubeziehen. Auf diese Weise kann der gesamte Logistikprozess noch effizienter erfolgen.
In bestimmten Ausführungen ist die Auswertungsvorrichtung derart eingerichtet, dass bei der Auswertung der Bildinformation Bildpunkte als Projektionspunkte von Konturpunkten von im Behälter enthaltenen Objekten ermittelt werden. Basierend auf den ermittelten Konturpunkten kann zumindest eine Konturlinie ermittelt und aus dieser einen Information über den Belegungs- und/oder Füllzustand des Behälters ermittelt werden. Mit anderen Worten wertet die Auswertungsvorrichtung die Bildinformation punktweise aus. Dabei werden einzelne Bildpunkte als Projektionspunkte von
Konturpunkten definiert. Diese Projektionspunkte können zum Beispiel durch Sprünge in den Farbwerten und/oder den Helligkeitswerten von einem Punkt auf den nächsten in der Auswertungsvorrichtung erkannt werden. Solche Sprünge sind bei
kontinuierlichen Farben einer Behälter-Innenwandung bzw. bei kontinuierlicher Helligkeit der Behälter-Innenwandung ein Sprung in der Oberflächenstruktur der beispielsweise von dem Übergang zwischen Behälter-Innenwandung und Objekt herrühren kann. Sofern es sich bei der Erfassungsvorrichtung um die
zweidimensionale Erfassung des Innenraums handelt, fallen die Konturpunkte und die Projektionspunkte in dem zweidimensionalen Abbild, welches aufgrund der
Sensorsignale in der Signalverarbeitungsvorrichtung als Bildinformationen erzeugt wird, zusammen.
Bei Ausführungen, bei denen die Erfassungsvorrichtung mehr als eine Kamera aufweist und in der Lage ist, stereographische Sensorsignale in einer
Signalverarbeitung zu dreidimensionalen Bildinformationen umzuwandeln, kann es möglich sein, dass die Projektionspunkte und die Konturpunkte in den
Bildinformationen nicht zusammenfallen. Dabei können in der Auswertungsvorrichtung aus den dreidimensionalen Bildinformationen aus einer Vielzahl von
Projektionspunkten eine Vielzahl von davon unterschiedlichen Konturpunkten ermittelt werden, die eine dreidimensionale Position im Raum aufweisen, welche auch ermittelt werden kann. Die Konturpunkte können dann bei dreidimensionaler Aufnahme durch die Erfassungsvorrichtung in der Auswertungsvorrichtung als eine Konturfläche, also zum Beispiel als Einhüllende, bzw. Mantelfläche eines Objekts ermittelt werden.
Bei einer solchen Ausführungsform sind Rückschlüsse auf die erfasste Form eines oder mehrerer Objekte möglich. Durch die Erfassung der Form von Objekten, sei es durch die Erfassung eines Projektionsquerschnitts als Konturquerschnitt oder durch die Erfassung einer Konturfläche im dreidimensionalen Raum, ermöglicht die näherungsweise oder eindeutige Bestimmung der Art des Objekts. Mit anderen Worten ist es auf diese Weise möglich, sich der Art des Objekts, also dem gelagerten Utensil, bzw. dem Stückgut anzunähern. So ist es damit möglich, neben dem Füllzustand oder alternativ dazu auch den Belegungszustand, also die Art der gelagerten Güter, zu erkennen.
Die Auswertungsvorrichtung kann auch derart ausgeführt sein, dass diese aus den Bildinformationen Stellen oder Bereiche mit innerhalb oder außerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegenden Farbwerten oder Helligkeitswerten identifiziert. Anschließend wird aus einer Anzahl dieser Stellen oder Bereiche mit innerhalb oder außerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegenden Farbwerten und/oder
Helligkeitswerten eine Information über den Belegungs- und/oder Füllzustand des Behälters ermittelt. Mit anderen Worten können Stellen oder Bereiche, die innerhalb oder außerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs hinsichtlich ihrer Farbwerte und/oder Helligkeitswerte liegen, aufsummiert werden. Anhand der Summe, die insbesondere mit vorher gespeicherten Summen, zum Beispiel der Gesamtinnenfläche der Behälter-Innenwandung, verglichen wird, können erste Näherungswerte für den Füllzustand und/oder auch den Belegungszustand des Behälters erzeugt werden.
Zum Beispiel ist es möglich, dass sämtliche Bereiche oder Stellen ausgewertet werden, die im Bereich einer speziellen Farbe, beispielsweise der Farbe der Behälter- Innenwandung liegen, oder die eine besondere Helligkeit aufweisen, also zum Beispiel einen besonders hohen Helligkeitswert, weil besonders stark reflektierende
Oberflächen von Objekten vorliegen. Summiert man die Anzahl der Stellen oder Bereiche mit solchen Färb- oder Helligkeitswerten auf, so erhält man die Möglichkeit, einen Vergleich zu ziehen zu der Gesamtfläche der Behälter-Innenwandung und erhält die Relation der ermittelten Bereiche der entsprechenden Färb- oder Helligkeitswerte zu der Gesamtfläche. Mit anderen Worten ist es damit möglich, den Anteil zum Beispiel eines Projektionsquerschnitts von Objekten zu ermitteln, welcher Abschnitte der Gesamtfläche der Behälter-Innenwandung abdeckt. Dies ist eine besondere Methode, mit welcher es damit besonders wenig Rechenaufwand in der Auswertungsvorrichtung bedarf. Trotzdem ist es auf diese Weise möglich, einen relativ genauen Überblick über den Füllzustand des Behälters zu erhalten. Dabei ist vorerst unerheblich, ob es sich bei der Erfassungsvorrichtung einer solchen Ausgestaltungsform um eine dreidimensionale oder nur um eine zweidimensionale Erfassung handelt. Vielmehr reicht es in einem ersten Schritt aus, dass die Erfassungsvorrichtung den
beschriebenen Flächenvergleich durchführt und auf diese Weise eine erste Näherung für den Belegungszustand oder den Füllzustand des Behälters ermittelt.
Der vorgegebene Wertebereich kann dabei Farbwerten und/oder
Helligkeitswerten des von der Behälter-Innenwandung reflektierten Lichtes
entsprechen. Insbesondere bei der besonderen Ausgestaltung der Oberfläche eine Behälter-Innenwandung, kann durch Wahl einer besonderen Farbe oder durch Wahl besonderer Oberflächenbeschichtung oder -Bearbeitungen und damit verbesserter Reflexion ein relativ enger Bereich von Farbwerten und/oder Helligkeitswerten definiert werden, welcher einer sichtbaren Behälter-Innenwandung zugeordnet werden kann. Dieser Wertebereich kann so gewählt werde, dass er sich von den gemessenen Farbwerten und/oder Helligkeitswerten, die die Erfassungsvorrichtung von den
Objekten wahrnimmt, deutlich unterscheidet.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass der vorgegebene Wertebereich der Farbwerte und/oder der Helligkeitswerte einer Lichtemission entspricht, welche an der Behälter-Innenwandung stattfindet. In einem solchen Fall ist also mit anderen Worten eine aktive Behälter-Innenwandung vorgesehen, die zumindest in Teilabschnitten aktiv ist, also in Teilabschnitten in der Lage ist, Licht zu emittieren. Mit anderen Worten handelt es sich also um einen von innen heraus leuchtenden Behälter.
Auch ist es denkbar, dass die Behälter-Innenwandung des Behälters zumindest abschnittsweise aus lumineszierendem Material ausgebildet ist. Die Lumineszenz kann dabei in unterschiedlichster Weise erzeugt werden. So ist es möglich, dass Chemo- Lumineszenz stattfindet, die über chemische Reaktion eine Beleuchtung des
Innenraums des Behälters ermöglicht. Auch angeregte Lumineszenz, beispielsweise durch UV-Strahlung, durch Röntgenstrahlung, durch radioaktive Strahlung, durch Elektronenstrahlung, lonenstrahlung oder auch durch Schallwellen, ist denkbar. Auch mechanische Vorgänge (z.B. Ribolumineszenz) sind denkbar, zum Beispiel, wenn Objekte in einem Behälter bewegt werden und durch die Reibung zwischen den Objekten und der Behälter-Innenwandung eine mechanische Beeinflussung der Oberfläche der Behälter-Innenwandung erfolgt, welche wiederum eine Lumineszenz hervorruft.
In eine bestimmten Ausführung ist die Auswertungsvorrichtung eingerichtet, reguläre Strukturen und/oder Muster im oder auf dem Boden und/oder der
Seitenwandung, welche die Behälter-Innenwandung bilden, zu erfassen, und basierend auf einem Grad der Abdeckung der regulären Strukturen und/oder Muster eine
Information über den Belegungs- und/oder Füllzustand des Behälters zu ermitteln. D.h., der Behälter ist dann entsprechend auf dem Boden und/oder der Seitenwandung mit diesen reguläre Strukturen und/oder Muster, beispielsweise einem Raster, versehen. Beispielsweise kann die Behälter-Innenwandung zumindest abschnittsweise, bzw. ausschließlich abschnittsweise, an die entsprechenden vorgegebenen
Wertebereiche von Farbwerten und/oder Helligkeitswerten angepasst sein. Diese Abschnitte können als Stellen oder Bereiche mit einer definierten geometrischen Form, d.h. als reguläre Struktur und/oder Muster, ausgebildet sein. So ist es möglich, solche Stellen oder Bereiche linienförmig oder gitterförmig anzuordnen, so dass auf diese Weise beispielsweise ein Raster ausgebildet wird. Basierend auf einem Grad der Abdeckung des Rasters als reguläre Struktur und/oder Muster kann eine Information über den Belegungs- und/oder Füllzustand des Behälters ermittelt werden.
Das Vorsehen eines solchen Rasters ermöglicht es auch, in der
Auswertungsvorrichtung die erkennbaren Rasterpunkte mit einer zusätzlichen, bekannten Information über die reale Positionierung des Rasters zu korrelieren. Gibt man in der Auswertungsvorrichtung die Rasterposition in der Behälter-Innenwandung als Parameter vor, so kann aus der erfassten Realsituation an einer Behälter- Innenwandung, also den erfassten Stellen und Bereichen, in welchen das
entsprechende Raster sichtbar ist, zum Beispiel der exakte Ort des jeweiligen Objekts ermittelt werden. Auf diese Weise ist es auch möglich, aus einer zweidimensionalen Erfassungsvorrichtung dreidimensionale Informationen zu erhalten, sofern das Raster sich hinsichtlich der zweidimensionalen Wahrnehmung derart in der Behälter- Innenwandung verteilt, dass daraus Rückschlüsse auf die dreidimensionale Position des entsprechenden Rasters möglich sind. So sind zum Beispiel über winklige Anordnung der einzelnen Rasterlinien zueinander Aussagen über die Perspektive der Erfassungsvorrichtung möglich. Auch die Ermittlung der Höhe von Objekten kann erfolgen, wenn sich das Raster an den Seitenwänden des Behälters für die
Erfassungsvorrichtung von dem Raster des Behälterbodens unterscheidet.
Der Behälter kann dahingehend weitergebildet werden, dass die
Auswertungsvorrichtung derart ausgeführt ist, dass diese aus den Bildinformationen, Stellen oder Bereiche, deren Farbwert und/oder Helligkeitswert mit einem
Mindestbetrag von einem vorgegebenen Wert abweicht, identifiziert und im Anschluss aus einer Anzahl dieser Stellen oder Bereiche eine Information über den
Belegungszustand und/oder den Füllzustand des Behälters ermittelt. Im Unterschied zu dem vorstehenden Verfahren wird in diesem Fall kein Wertebereich vorgegeben, innerhalb welchem oder außerhalb welchem die gemessenen Werte liegen, sondern hier wird ein definierter einzelner Wert vorgegeben und ein Mindestabstand von diesen definiert. Dabei kann der angegebene Wert mittig liegen, also, so dass der
Mindestbetrag oberhalb und unterhalb des vorgegebenen Werts als Abweichung akzeptiert wird oder aber auch als Maximalwert angegeben sein. Der Mindestbetrag kann dabei einem Wert entsprechen, welcher oberhalb der Toleranz der
Erfassungsvorrichtung hinsichtlich des gemessenen Farbwerts und/oder
Helligkeitswerts liegt. Auf diese Weise ist demnach die Erfassungsvorrichtung mit einer höheren Auflösung hinsichtlich der erfassten Lichtintensität ausgestattet, als dies für die Auswertungsvorrichtung hinsichtlich des Mindestbetrags des Unterschieds des Farbwerts und/oder des Helligkeitswerts von einem vorgegebenen Wert notwendig ist. Mit anderen Worten ist die Erfassungsvorrichtung hinsichtlich der Erfassung genauer als dies für die Auswertungstoleranz in der Auswertungsvorrichtung notwendig ist.
Auch eine solche Ausbildungsform kann an die Reflexion von Licht an der Innenwandung des Behälters, an die Erzeugung von Licht an der Behälter- Innenwandung des Behälters oder Lumineszenz in Teilabschnitten oder im
Gesamtbereich des Behälter-Innenwandung des Behälters wie auch hinsichtlich einer Ausbildung eines Rasters wie bereits vorstehend ausführlich erläutert, weitergebildet sein. Die für den Belegungs- und/oder Füllzustand des Behälters verwendeten Farbwerte und/oder Helligkeitswerte können Pixelpunkten der von der
Auswertungsvorrichtung empfangenen Bildinformationen zugeordnet werden.
Insbesondere sind die Pixelpunkte der Bildinformationen, die von der
Auswertungsvorrichtung empfangen werden, matrixförmig angeordnet, also in Form eines Rasters, dessen einzelne Rasterlinien im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehen. Damit ist die Positionierung der einzelnen Pixelpunkte relativ zueinander festgelegt und kann auf diese Weise verwendet werden, um den relativen Bezug der einzelnen Punkte in der Realität, also innerhalb des Behälterinnenraums,
wiederzugeben. Ist die Auswertungsvorrichtung über die Erzeugung der
Bildinformationen in der Signalverarbeitungsvorrichtung informiert, kennt sie also Informationen über die Art der Erfassungsvorrichtung und die Auflösung der
Erfassungsvorrichtung in Bezug auf die Bildinformationen aus der
Signalverarbeitungsvorrichtung, so kann sie aus diesen Informationen im
Zusammenspiel mit der enthaltenen Bildinformationen Rückschlüsse auf die reale Positionierung der jeweiligen Pixelpunkte im Behälterinnenraum ziehen. Auf diese Weise ist es möglich, dass eine Orientierung und auch eine Positionierung der wahrgenommenen Objekte, insbesondere der ermittelten Konturpunkte, bzw.
Projektionspunkte, in der Realität, also im Behälterinnenraum, ermittelt werden kann. So ist es möglich, dass die einzelnen Pixelpunkte gleicher Farbwerte oder gleicher Helligkeitswerte addiert werden. Mit anderen Worten bilden die einzelnen Pixelpunkte Stellen oder Bereiche, wie sie bereits vorstehend zu den beiden Varianten erläutert worden sind.
Weiter kann es bei einem Behälter die Auswertungsvorrichtung derart ausgeführt sein, dass aus den Bildinformationen zumindest zwei verschiedene
Gruppen von Bereichen oder Stellen identifiziert werden, die in Bezug auf zumindest einen Bereich von Färb- oder Helligkeitswerten, oder zumindest einem vorgegebenen Färb- und/oder Helligkeitswert ermittelt werden. Weiter kann aufgrund der Anzahl von jeweils in den zwei verschiedenen Gruppen von Bereichen oder Stellen eine
Information über den Belegungs- und/oder Füllzustand des Behälters ermittelt werden. Im Gegensatz zu den vorstehend erläuterten Methoden wird hier nicht nur eine einzige Auswahl sondern mindestens zwei Auswahlen getroffen. So werden zwei verschiedene Gruppen ausgewählt, welche zwei verschiedenen Bereichen von Färb- und/oder Helligkeitswerten entsprechen. Zum Beispiel ist es möglich, nicht nur den Behälter- Innenwandung als einen Bereich für eine solche Gruppe zu definieren, sondern darüber hinaus auch ein Objekt für eine solche Gruppe zu identifizieren. Auch bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Objekten, die gemeinsam in einem einzigen Behälter gelagert werden, können aufgrund unterschiedlicher Reflexionsarten unterschiedlichen Gruppen hinsichtlich Farbwerten und/oder Helligkeitswerten zugeordnet sein. Auf diese Weise wird somit ein umfassenderes Informationsabbild gegeben, wodurch
insbesondere eine Speicherung, also eine Vorabeingabe von Informationen
unterbleiben kann. Mit anderen Worten wird also sowohl der sichtbare Behälter- Innenwandung, als auch die sichtbaren Objekte vermessen und können in der
Auswertungsvorrichtung in Relation zueinander gesetzt werden. So kann auf diese Weise eine Vergleichssituation zwischen den einzelnen Gruppen hinsichtlich der Anzahl der Bereiche und Stellen durchgeführt werden, ohne dass ein Vergleich mit vorher gespeicherter Gesamtfläche des Behälterinnenraums, also der Gesamtfläche der Behälter-Innenwandung durchgeführt wird. Die Flexibilität einer solchen
Vorrichtung ist demnach um ein Vielfaches erhöht.
Weiter kann der Behälter derart ausgestaltet sein, dass die Behälter- Innenwandung an die Erfassungsvorrichtung derart angepasst ist, dass der
Unterschied der für die Behälter-Innenwandung von der Erfassungsvorrichtung erfassten Farbwerte und/oder Helligkeitswerte zu dem für Objekte von der
Erfassungsvorrichtung erfassten Farbwerte und/oder Helligkeitswerte über einem vorgegebenen Erkennungsschwellwert liegt. D.h., der Boden und die Seitenwandung, welche die Behälter-Innenwandung bilden, können an die Erfassungsvorrichtung derart angepasst sein, dass sich die für die Behälter-Innenwandung von der
Erfassungsvorrichtung erfassten Farbwerte und/oder Helligkeitswerte von den für Objekte im Behälter von der Erfassungsvorrichtung erfassten Farbwerte und/oder Helligkeitswerte um einen vorgegebenen Erkennungsschwellwert unterscheiden.
Mit anderen Worten ist es auf diese Weise möglich, durch die Anpassung der Behälter-Innenwandung den Kontrast für die Erfassungsvorrichtung zu erhöhen.
Beispielsweise kann durch entsprechende Farbwahl oder entsprechende Oberflächenstruktur der Behälter-Innenwandung eine deutlich unterschiedliche Farbe oder eine deutlich unterschiedliche Helligkeit hinsichtlich Reflexion oder Emission von Licht an der Behälter-Innenwandung im Vergleich zu den Objekten erzielt werden. Sind zum Beispiel Objekte innerhalb eines Behälters zu lagern, welche rot als dominierende Farbe aufweisen, so ist es möglich zur Kontrasterhöhung die Behälter-Innenwandung mit einer Komplementärfarbe auszugestalten. Bei Objekten, welche eine besonders starke Reflexionseigenschaft aufweisen, ist es möglich, die Behälter-Innenwandung, möglichst matt zu gestalten, um einen möglichst starken Kontrast hinsichtlich der Helligkeitswerte für die Erfassungsvorrichtung zu erzeugen.
Neben Bearbeitung der Oberflächen hinsichtlich Farbe, Rauhigkeitswerten, Reflexionsverhalten, etc. kann die Behälter-Innenwandung, insbesondere die
Seitenwandung zumindest abschnittsweise mit einer Folie beschichtet sein, welche von der optischen Erfassungsvorrichtung im Wesentlichen gar nicht wahrgenommenen werden kann. Zum Beispiel können Folien vorgesehen sein, die Reflexion von Licht so stark unterdrücken, dass kaum Licht reflektiert wird. Somit können in einer solchen Ausführungsform von der Erfassungsvorrichtung nur sehr geringe Färb- und/oder Helligkeitswerte oder überhaupt keine Färb- und/oder Helligkeitswerte im Bereich der Folie wahrgenommenen werden. Dementsprechend erfolgt hier eine automatische Filterung ohne einen zusätzlichen optischen Filter in der Erfassungsvorrichtung, sondern ausschließlich durch die entsprechende Ausgestaltung der Behälter- Innenwandung.
Das optische System kann einen Filter aufweisen, mit dem von der
Erfassungsvorrichtung für die Auswertungsvorrichtung Stellen oder Bereiche mit vorbestimmten Farbwerten und/oder Helligkeitswerten herausgefiltert werden. D.h., das optische System kann weiter wenigstens einen Filter aufweisen, der eingerichtet ist, dass die Erfassungseinrichtung nur elektromagnetische Strahlung aus einem derart bestimmten Frequenzbereich erfassen kann, dass für die Auswertungsvorrichtung nur Stellen oder Bereiche des Bodens und/oder der Behälter-Innenwandung mit vorbestimmten Farbwerten und/oder Helligkeitswerten erfasst werden. Die
Auswertungsvorrichtung kann dazu eine Funktion aufweisen, die aus einer Anzahl von nicht herausgefilterten Stellen oder Bereichen eine Information über den Belegungsoder Füllzustand des Behälters ermittelt.
Bei dieser Ausgestaltungsform erfolgt ein aktives optisches Filtern seitens der Erfassungsvorrichtung. Dies bietet sich beispielsweise an, wenn eine Anpassung der Behälter-Innenwandung des Behälters schwierig oder nur unter kostenungünstigen Bedingungen möglich wäre. Ein solcher Filter kann beispielsweise kontrastverstärkend wirken und Bereiche mit besonderen Farbwerten oder besonderen Helligkeitswerten herausfiltern. So kann zum Beispiel der Filter dazu verwendet werden, die
Hintergrundfarbe der Behälter-Innenwandung vollständig herauszufiltern, so dass ausschließlich die Objekte von der Erfassungsvorrichtung wahrgenommen werden. Die Auswertung in der Auswertungsvorrichtung kann dabei arbeiten wie dies vorstehend bereits ausführlich erläutert worden ist, und zum Beispiel einen Vergleich mit vorher gespeicherter Gesamtfläche der Behälter-Innenwandung durchführen. Auf diese Weise ist der Rechenaufwand in der Auswertungsvorrichtung um ein Vielfaches reduziert, da ausschließlich eine Aufsummierung von nicht gefilterten Stellen und Bereichen und ein nachfolgender Vergleich mit einer gespeicherten Fläche erfolgen müssen. Die Filterung kann dabei als optischer Filter hinsichtlich bestimmter Wellenlängen oder auch hinsichtlich bestimmter Wellenrichtungen, also der Polarisation des empfangenen Lichts für die Erfassungsvorrichtung ausgebildet sein.
Der Behälter kann derart weitergebildet werden, dass er ein
Stromversorgungsmodul aufweist, das mit einer elektrischen Versorgungsleitung mit der Erfassungsvorrichtung verbunden ist. Der Behälter kann zur Ansteuerung des Stromversorgungsmoduls eine mit diesem und ggf. mit der Auswertungsvorrichtung funktional verbundene Ansteuerungsvorrichtung aufweisen, mit der das
Stromversorgungsmodul und ggf. die Auswertungsvorrichtung für einen Erfassungsund Auswertungszeitraum aktiviert werden kann. Dadurch ist der Behälter noch weiter autark von eventuell umgebenden Systemen. Insbesondere die Energieversorgung der Auswertungsvorrichtung kann auf diese Weise dezentral sichergestellt werden. Die Ansteuerungsvorrichtung der Auswertevorrichtung kann sowohl aktiv als auch passiv sein. Aktive, insbesondere intelligente Ansteuerungen können beispielsweise über ein graphische Benutzerschnittstelle oder auch über mechanische Schnittstellen wie Knöpfe oder Regler vorgesehen sein, die die Erfassung und Auswertung ein- und ausschalten.
Auch deutlich kostengünstigere und einfachere, passive Ausgestaltungsformen der Ansteuerungsvorrichtung sind denkbar. So ist in einem besonderen Fall möglich, dass eine Originalitätsvorrichtung vorgesehen ist, die beim Entfernen, zum Beispiel beim Herausziehen oder beim Abziehen, als Ansteuerungsvorrichtung den elektrischen Kontakt zwischen Stromversorgungsmodul und Auswertungsvorrichtung herstellt. Auf diese Weise erfolgt in passiver Art eine Aktivierung der Auswertungsvorrichtung für einen Erfassungs- und Auswertungszeitraum. Dieser Erfassungs- und
Auswertungszeitraum kann sowohl aktiv, als auch passiv beendet werden, sobald das Stromversorgungsmodul in Form einer sich entleerenden Batterie zum Beispiel seine notwendige Spannung verloren hat.
Auch andere Aktivierungsmöglichkeiten, die mit Sensoren arbeiten, die zum Beispiel die Helligkeit der Umgebung messen, sind denkbar. So ist es möglich, dass eine Logistik ausschließlich nachts zum Einsatz kommen soll. Um sicherzustellen, dass während des Tages ständig erfolgende Entnahme und Wiederbefüllung eine Behälters den Logistikprozess nicht stört, kann beispielsweise über einen Lichtsensor
sichergestellt sein, dass die Auswertung oder sogar der gesamte Vorgang des
Erfassens, der Signalverarbeitung und der anschließenden Auswertung ausschließlich nachts, also in Situationen erfolgt, bei welchen es sich um einen reduzierten
Helligkeitsgrad der Umgebung handelt. In Einsatzsituationen, bei welchen es sich jedoch um Erfassungsvorrichtungen handelt, welche auf Licht aus externen
Lichtquellen angewiesen sind, beispielsweise Kameras, die vom Umgebungslicht hinsichtlich ihrer Auflösung und Aufnahmequalität abhängen, ist es möglich, wenn die Ansteuerungsvorrichtung eine Schnittstelle zu einer externen Lichtquelle aufweist und diese externe Lichtquelle in einem Zeitraum aktiviert werden kann, in dem das
Stromversorgungsmodul und die Auswertungsvorrichtung aktiviert sind. Diese externe Lichtquelle ermöglicht also auch ein Messen mit einer optischen Erfassungsvorrichtung in dunklen Einsatzsituationen, also beispielsweise nachts. Ein zweiter Aspekt betrifft ein Überwachungssystem zur
Anwesenheitserkennung und/oder Füllstandsüberwachung und/oder zur
Belegungsüberwachung mit wenigstens einem Behälter gemäß dem ersten Aspekt und einer vom Behälter separaten Empfangsvorrichtung mit einer Auswertevorrichtung, die mit der Signalverarbeitungsvorrichtung und/oder der Erfassungsvorrichtung über die jeweilige Schnittstelle zum Empfang der Bildinformationen und/oder der Sensorsignale in Verbindung steht. Das Überwachungssystem kann insbesondere eingerichtet sein, den aktuellen Ort und/oder die Anwesenheit eines bestimmten Behälters an einem bestimmten Ort festzustellen.
Ein solches Überwachungssystem ist somit ein zentralisiertes System mittels wenigstens eines Behälters. Auf diese Weise ist es möglich, nicht nur die Logistik, also die Überwachung der Entnahme aus den Behältern und des Nachfüllens der Behälter, zentral durchzuführen, sondern auch die Auswertung der zu übermittelnden
Bildinformation in einem zentralen Schritt in einer einzigen Auswertevorrichtung für einen oder mehrere Behälter durchzuführen. Die Empfangsvorrichtung kann dabei für den Empfang von Daten, also für den Empfang der Bildinformationen und/oder der Sensorsignale über Funksignale oder über Kabel ausgebildet sein. Als Funksignale kommen zum Beispiel Wireless LAN, Bluetooth, oder andere Funksysteme in Frage.
Darüber hinaus ist es möglich, dass jedem Behälter, beispielsweise in der Erfassungsvorrichtung und/oder der Signalverarbeitungsvorrichtung, eine
Positionsangabe bzw. eine Behälternummerierung zugeteilt ist, welche Teil der Sensorsignale und/oder der Bildinformationen ist, die an die
Signalverarbeitungsvorrichtung und/oder der Bildinformationen, die an die
Auswertungsvorrichtung weitergegeben werden. Auf diese Weise werden die einzelnen Sensorsignale und/oder die einzelnen Bildinformationen eindeutig auf den
Herkunftsbehälter adressiert. So ist es möglich, dass auch eine Vielzahl von Behältern mit einer Vielzahl von Erfassungsvorrichtungen in einer einzigen
Auswertungsvorrichtung bearbeitet werden können, da die Herkunft der
entsprechenden Daten in jeder Situation nachweisbar ist. Das Überwachungssystem kann die, insbesondere zentral angeordnete, Auswertungsvorrichtung aufweisen, die einen für die Füllstandssituation oder
Belegungssituation des jeweiligen Behälters spezifischen Füllstandswert ermittelt. Ein spezifischer Füllstandswert muss dabei nicht zwingend mit der realen Situation, zum Beispiel dem Gewicht oder der enthaltenen Stückzahl in einem Behälter korrelieren. Vielmehr kann es in einem besonders einfachen Fall ausreichen, wenn der ermittelte Füllstandswert 0 oder 1 beträgt, also der Interpretation„voller Behälter" oder„leerer Behälter". Ein Behälter erhält damit den Zustand "voll" solange er ausreichend gefüllt ist, also oberhalb einer zu erfassenden Füllstandsgrenze liegt. Unterschreitet der Füllstand des Behälters diese Grenze, wird der ermittelte Füllstandswert auf 0 gesetzt, also auf einen Wert, der zu gering für die notwendige Lagervorhaltung erscheint. Auch feinere Auflösungen, zum Beispiel "leer", "halbvoll", "voll" bis hin zu einer im
Wesentlichen kontinuierlichen Füllstandsüberwachung sind bei der Ermittlung des Füllstandswerts denkbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird näher erläutert anhand der Zeichnungsfiguren. Die dabei verwendeten Begrifflichkeiten "links", "rechts", "oben" und "unten" beziehen sich auf die Zeichnungsfiguren mit einer Ausrichtung mit normal lesbaren
Bezugszeichen. Es zeigen:
Fig. 1 in isometrischer Darstellung eine Ausführungsform eines Behälters mit einer Erfassungsvorrichtung,
Fig. 2 in isometrischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines Behälters mit einer zweigeteilten Erfassungsvorrichtungen,
Fig. 3 im Querschnitt schematisch eine Darstellung eines Beispiels für eine
Erfassungsvorrichtung,
Fig. 4a im Teilquerschnitt eine weitere Ausführungsform eines Behälters,
Fig. 4b im Teilquerschnitt eine weitere Ausführungsform eines Behälters,
Fig. 5 im Querschnitt eine schematische Darstellung der Erfassung von
Konturpunkten, Fig 6 in schematischer Darstellung eine Ausführungsform
Überwachungssystems,
Fig 7 in schematischer Darstellung eine Ausführungsform eines
Überwachungssystems zur dynamischen Überwachung von Füllständen von Behältern,
Fig 8a eine weitere Ausführungsform eines Behälters, und
Fig 8b die Ausführungsform gemäß Fig. 7a mit von der Seitenwandung
separiertem Gehäuse für die Erfassungsvorrichtung.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Es wird ein Behälter zum Transport und/oder zur Lagerung von Objekten, insbesondere von Stück- und/oder Schüttgütern, zur Verfügung gestellt, der Mittel, beispielsweise eine Erfassungsvorrichtung, zur Ermittlung des Belegungszustands und/oder des Füllzustands des Behälters besitzt.
Ein hierfür geeigneter Behältertyp ist beispielsweise rechteckig, besitzt einen Boden sowie eine Seitenwandung aus vier gleich hohen Behälterwänden und ist nach oben offen. Der Behälter kann mit einer Klappe an bzw. in der Seitenwandung, z.B. in einer Behälterwand, versehen sein, die eine Vorderseite des Behälters bildet. Das Behältermaterial kann ein Kunststoff, wie z. B. schwarzes Plastik, mit einer relativ glatten Oberflächenbeschaffenheit sein.
Die im Wesentlichen gleichmäßig hohe Behälter-Innenwandung und der Boden des Behälters bilden eine einfach zusammenhängende 3-dimensionale Fläche, die sowohl die räumliche Grenzfläche für alle im Behälter befindlichen Objekte bzw.
Gegenstände als auch eine Grenzfläche für alle elektromagnetischen Phänomene, beispielsweise optische Phänomene, innerhalb des Behälters repräsentiert. Infolge der Erdgravitation stellt diese 3-dimensionale Fläche sicher, dass der Behälterinhalt bei geeigneter Positionierung, d.h. hinreichend horizontal, und ohne menschlichen Eingriff zeitlich unverändert bleibt. Eine Überprüfung bzw. Bestimmung des Behälterinhaltes kann im Wesentlichen auf der folgenden Herangehensweise basieren: in den Behälter hineinschauen, die Identität und Menge des Füllgutes abschätzen, und bedarfsweise den Füllstand genauer bewerten bzw. alle vorhandenen Objekte im Behälter abzählen.
Dazu kann beispielsweise mit einer Beobachtungseinrichtung das Verhältnis von sichtbarer Behälterwandfläche (bzw. bei nahezu leerem Behälter von erkennbarer Bodenfläche) im Vergleich zur kompletten 3-dimensionalen Struktur des Behälters zu ermittelt werden und dann die noch vorhandene Restmenge, d.h. der aktuelle Füllstand des Behälters, anhand des komplementären Volumens abgeschätzt werden.
Bei einem fast leeren Behälter kann noch eine quantitative Maßnahme eingesetzt werden, mittels der die Anzahl der noch vorhandenen Objekte genau abgezählt wird, da bei kleinen Stückzahlen der relative Zählfehler zunehmend an Bedeutung gewinnt.
D.h., die Erkennung des Behälterinhaltes basiert auf Informationen über die erkennbaren bzw. nicht erkennbaren Behälterinnenflächen in Kombination mit dem Füllgut. Dazu wird ein hinreichend genaues 3-dimensionales Modell der
Behälterinnenflächen und Behältergeometrie für die Bestimmung des belegten
Volumens erzeugt und basierend auf dem durchschnittlichen Volumenbedarf eines einzelnen Objekts kann die Anzahl der Objekte im Behälter geschätzt werden.
Um eine Auswertung bezüglich der Reproduzierbarkeit zu verbessern, kann die Innenoberflächen der Behälterwände und des Behälterbodens mit Eigenschaften versehen werden, die aktiv oder passiv von der Erfassungsvorrichtung hinreichend genau erkannt werden können. Dazu ist es möglich, die Oberflächeneigenschaften des Behälter-Bodens und der Behälter-Innenwandung räumlich aufgelöst zu erfassen und anschließend mit dem 3-dimensionalen Behältermodell maßstabsgetreu zu
vergleichen. Bevorzugt werden nur solche Oberflächeneigenschaften ausgewertet, die weitgehend unabhängig von örtlich veränderlichen Umgebungsbedingungen am jeweiligen Standort des Behälters (Umwelteinflüssen) sind. Schließlich können die Behälter-Innenwandung betreffende Informationen vernachlässigt werden, sobald die Anzahl der im Behälter befindlichen Komponenten so gering ist, dass nur die
Bodenfläche ganz oder teilweise bedeckt ist.
Im anhand der Figuren im Folgenden beschreibenden Ausführungsbeispiel sind die Mittel zur Ermittlung des Belegungszustands und/oder des Füllzustands des Behälters in die Seitenwandung des Behälters integriert oder daran angebracht. Dabei handelt es sich um eine Erfassungsvorrichtung in Form einer räumlich auflösenden Sensorik, die an einem oder mehreren geeigneten Punkten am oder innerhalb des Behälters lokalisiert ist.
Eine hierfür geeignete Sensorik zeichnet sich dadurch aus, dass sie in der Lage ist, die Behälter-Innenwandung komplett bzw. kollektiv komplett zu erfassen.
Beispielsweise ist der als Ausführungsbeispiel beschriebene Behälter mit einer Erfassungsvorrichtung ausgestattet, die Sensorsignale über Lichtintensitäten im Behälterinneren mit einem optischen System und einem integrierten optischen Sensor erzeugen kann.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Behälters 10. Dieser ist in isometrischer Darstellung leicht ausgeschnitten dargestellt, so dass der Boden 12 des Behälters 10 nahezu vollständig sichtbar wird. Der Boden 12 bildet zusammen mit der Seitenwandung 14 die Behälter-Innenwandung 18. Im Bereich der Behälter- Innenwandung 18, also im Inneren des Behälters 10 können Objekte 90 aufgenommen werden. Bei dem Behälter 10 handelt es sich also um einen Behälter zum Lagern oder für den Transport von darin enthaltenen Objekten 90.
Der Behälter 10 gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 weist eine
Erfassungsvorrichtung 20 auf. Diese Erfassungsvorrichtung 20 ist in die Behälter- Innenwandung 18, insbesondere in die Seitenwand 14 integriert. Die
Erfassungsvorrichtung 20 ist dabei, bezogen auf die Ausrichtung des Behälters 10, an dessen hinteren Seitenwandung 14 angeordnet. Von dort kann die
Erfassungsvorrichtung 20 den gesamten Behälterinnenraum, also die gesamte Behälter-Innenwandung 18, überblicken bzw. einsehen. Die Erfassungsvorrichtung 20 ist in der Lage Sensorsignale zu erzeugen, welche von den Lichtintensitäten im Behälterinneren, also an der Behälter- Innenwandung 18 abhängen. Die Erfassungsvorrichtung 20 nimmt also
unterschiedliche Lichtintensitäten, also beispielsweise unterschiedliche Farbwerte oder unterschiedliche Helligkeitswerte im Inneren des Behälters 10 wahr. Befindet sich ein Objekt 90 in dem Behälter 10, so deckt dieses mit Bezug auf die Erfassungsrichtung der Erfassungsvorrichtung 20 Abschnitte der Behälter-Innenwandung 18 ab.
In Fig. 1 wird durch das Objekt 90 ein Abschnitt der Bodens 12 abgedeckt. Dieses Abdecken resultiert in unterschiedlichen Lichtintensitäten, die von der
Erfassungsvorrichtung 20 wahrgenommen werden. Basiert die Erfassungsvorrichtung 20 auf der Erfassung von reflektiertem Licht aus dem Inneren des Behälters 10, so bedeutet dies, dass die Objekte 90 innerhalb eines Behälters 10 ein unterschiedliches Reflexionsverhalten aufweisen, als dies für die Behälter-Innenwandung 18, also den Boden 12 und die Seitenwandung 14 zutrifft. Die Erfassungsvorrichtung 20 erfasst somit aus dem Abschnitt des Bodens 12 mit dem Objekt 90 andere Lichtintensitäten, als dies aus Abschnitten des Bodens 12 der Fall ist, welche nicht von Objekten 90 abgedeckt werden, von denen also Reflexion direkt vom Boden 12 oder den
Seitenwänden 14 erfasst werden kann. Die unterschiedliche Erfassung der
unterschiedlichen Lichtintensitäten resultiert in entsprechend unterschiedlichen
Sensorsignalen, die von der Erfassungsvorrichtung 20 erzeugt werden. Diese
Unterschiede dienen der Ermittlung des Füllstands und/oder Belegungszustandes innerhalb des Behälters 10.
Die Sensorsignale können an eine in der Fig. 1 nicht dargestellte
Signalverarbeitungsvorrichtung 30 übermittelt werden, welche diese Sensorsignale zu Bildinformationen weiterverarbeitet bzw. umsetzt.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Behälters 10. Auch dieser weist einen Boden 12 und Seitenwände 14 auf, die zusammen die Behälter-Innenwandung 18 ergeben. Auch dieser Behälter 10 ist ausgebrochen dargestellt, so dass im
Wesentlichen der gesamte Boden 12 dargestellt ist. Auch hier ist der Übersichtlichkeit halber nur ein einziges Objekt 90 im Inneren des Behälters 10 dargestellt. Der Behälter 10 der Ausführungsform gemäß Fig. 2 weist eine Erfassungsvorrichtung 20 auf, die zweigeteilt ist und aus einer ersten
Erfassungsvorrichtung 20-1 und einer zweiten Erfassungsvorrichtung 20-2 besteht Beide Teile 20-1 , 20-2 der Erfassungsvorrichtung 20 befinden sich in den
Seitenwänden 14 des Behälters 10. Sie sind jedoch voneinander beabstandet angeordnet, so dass sie in unterschiedlichen Blickwinkeln, also auch in
unterschiedlichen Blickrichtungen, bzw. in unterschiedlichen Erfassungsrichtungen die Behälter-Innenwandung 18 des Behälters 10 überwachen können. Durch die unterschiedlichen Blickrichtungen, bzw. Blickwinkel der Teile der beiden Teile 20-1 , 20- 2der Erfassungsvorrichtung 20 können aus der Position der Teile 20-1 , 20-2 der Erfassungsvorrichtung 20 dreidimensionale Zusammenhänge der Behälter- Innenwandung 18, und des Bezugs zwischen aufgenommenen Objekten 90 und dieser Behälter-Innenwandung 18 ausgewertet werden. Zieht man die relative Position der einzelnen Teile 20-1 , 20-2 der Erfassungsvorrichtung 20 zueinander bei der
Auswertung in Betracht, so können dreidimensionale Bildinformationen erzeugt werden und bei der Auswertung dreidimensionale Aussagen über den realen Füllzustand und/oder Belegungszustand des Behälters 10 getroffen werden.
Auch bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist es möglich, dass die
Erfassungsvorrichtung 20 unterschiedliche Lichtintensitäten aus dem Behälterinneren des Behälters 10 wahrnimmt. So ist auch hier möglich, dass die Reflexion der Behälter- Innenwandung 18 sich von entsprechenden Reflexionen auf Objekten 90 innerhalb des Behälters 10 unterscheidet. Die Sensorsignale der mehrteiligen Erfassungsvorrichtung 20, also beider Teilen 20-1 , 20-2 der Erfassungsvorrichtung 20, hängen von den jeweils erfassten Lichtintensitäten ab und spiegeln damit wider, ob in bestimmten Stellen oder Bereichen Objekte 90 im Inneren des Behälters 10 liegen, oder ob an diesen Stellen oder Bereichen die Behälter-Innenwandung 18 erfasst worden ist.
Die sich unterscheidenden Sensorsignale können an eine in der Fig. 2 nicht dargestellte Signalverarbeitungsvorrichtung 30 übermittelt werden, welche diese Sensorsignale zu Bildinformationen verarbeitet. In Fig. 3 ist eine Erfassungsvorrichtung 20 schematisch mit den Wesentlichen Elementen dargestellt. Die Fig. 4a und 4b zeigen jeweils schematisch den funktionalen Aufbau eines Behältermoduls, in dem sich zumindest eine Erfassungsvorrichtung 20 und eine Verarbeitungsvorrichtung 30 befinden. Der wesentliche Unterschied zwischen der Ausführung der Fig. 4a und der der Fig. 4b ist der, dass das Behältermodul der Fig. 4b auch eine Auswertevorrichtung 40 enthält.
Die Erfassungsvorrichtung 20 der Fig. 3 weist im Wesentlichen ein optisches System 21 und einen optischen Sensor 24 auf. Das optische System 21 besteht in der dargestellten Ausführung aus einer Linse 22, die vor einer Blende 23 angeordnet ist. In einer Bildebene des optischen Systems 21 ist ein optischer Sensor 24 angeordnet. Die Blende 23 kann auch vor der Linse 22 angeordnet sein. Das optische System 21 kann auch nur aus einer Linse oder - wie eine„camera obscura" - nur einer Lochblende bestehen, aber auch eine komplexere Optik mit mehreren Linsen mit oder ohne Blende sein.
In der Bildebene der Linse 22 ist der optische Sensor 24 so angeordnet, dass der Sensor 24 ein scharfes Abbild des von der Erfassungsvorrichtung 20
wahrgenommenen Ausschnitts oder Abschnitts des Behälterinnenraums, also der Behälter-Innenwandung 18 erfassen kann. Der optische Sensor 24 kann ein einfacher elektronischer Bildsensor, z.B. ein CCD- oder CMOS-Sensorelement, sein, der mit einer groben Auflösung, also mit wenig Pixeln pro Flächeneinheit, unterschiedliche Lichtintensitäten, in einfachster Weise unterschiedliche Helligkeitsstufen wahrnehmen bzw. erfassen kann. D.h., das Wahrnehmen, also das Erfassen erfolgt mittels
Erzeugen unterschiedlicher Sensorsignale, die von der jeweils wahrgenommenen bzw. erfassten Lichtintensität abhängen. Mit anderen Worten kann der Sensor 24
ortsabhängig unterschiedliche Lichtintensitäten, insbesondere Helligkeitswerte erfassen und davon abhängige Sensorsignale erzeugen. Es ist auch möglich, dass der optische Sensor 24 komplexer ausgestaltet ist, zum Beispiel in Form eines optischen Sensors vorgesehen ist, der nicht nur unterschiedliche Lichtintensitäten sondern auch unterschiedliche Farbwerte unterscheiden kann. Weiter ist es möglich, dass der optische Sensor 24 ein bildgebender Sensor ist, welcher die Signalverarbeitungsvorrichtung 30 bereits im Sensor 24 integriert aufweist bzw. beide Elemente in ein Bauteil integriert sind. Die Bildinformationen, welche durch eine derart kombinierte Erfassungsvorrichtung 20 und Signalverarbeitungsvorrichtung 30 erzeugt werden, können direkt als, ggf. farbige, Bildinformationen, als Standbild, oder auch als Bewegtbild übermittelt werden. Ein Bewegtbild wird jedoch nur in Ausnahmesituationen für einen Behälter 10 notwendig sein.
Der Sensor 24 ist mit einer spezifischen Auflösung (Pixel pro Flächeneinheit) ausgestattet. Üblicherweise kann ein Standbild von einer mittleren Auflösung ausreichen, um einen Behälter 10 mit der Funktionalität auszustatten, die eine kostengünstigere Logistik, also eine kostengünstige Überwachung des Füllzustandes und/oder des Belegungszustandes des Behälters ermöglicht.
Zur Verbesserung der der Ausgangsdaten ist es möglich, einen Behälter 10, beispielsweise der Fig. 1 oder Fig. 2, so aufzubauen, dass der Boden 12 des Behälters 10 und Behälter-Innenwandung 18 besser von im Behälter 10 befindlichen Objekten unterschieden werden kann.
Hierfür ist es denkbar, den Boden 12 des Behälters und die Behälter- Innenwandung 18 ganz oder teilweise beispielsweise mit einem UV-aktiven Material zu versehen. Beispielsweise kann das Behältermaterial, zumindest im Bereich der Behälter-Innenwandung 18, ein amorpher Kunststoff sein der Fluoreszenzfarbstoffe enthält. Solche UV-Farbstoffe sind beispielsweise Perylen (für Blau, Rot, Orange), Naphthalimid (für Violett, Blau) oder dergleichen. Diese Farbstoffe können
beispielsweise in Kunstharz gemischt werden, sodass eine UV-aktive Schicht auf der Behälter-Innenwandung 18 als Lackschicht, beispielsweise aus mit Ethylacetat gelöstem Paraloid B-72 mit beigemischtem Fluoreszenzfarbstoff, erzeuget werden kann; Paraloid B-72 ist ein Acrylatesterpolymerisat, mit dem sich wasserklare, transparente Überzüge von ausgezeichneter Hitze- und Chemikalienbeständigkeit bilden lassen.
Das UV-aktive Material absorbiert UV-Strahlung, welche beispielsweise gezielt von einer oder mehreren Quellen, z.B. mit UV-LEDs, bevorzugt kurzfristig als UV- Lichtblitz oder permanent, direkt oder indirekt, z.B. über Spiegel, in das Behälterinnere, d.h. bevorzugt auf den Boden 12 und die Behälter-Innenwandung 18, ausgestrahlt werden kann. Anschließend emittiert das UV-aktive Material Licht in einem definierten Wellenlängenbereich des UV- und/oder sichtbaren Spektrums, das dann mit der Erfassungsvorrichtung 20 ortsaufgelöst als Bild registriert werden kann.
Die durch im Behälter 10 befindliche Objekte 90 abgeschatteten
Oberflächenbereiche des Bodens 12 und/oder der Behälter-Innenwandung 18 sowie nicht mit UV-aktivem Material ausgestattete Oberflächen bleiben hierbei inaktiv und sind somit auf einem erfassten Bild als dunkle Bereiche erkennbar. Gleiches gilt für die Objekte 90 als Füllgut selbst.
Weiter ist es möglich, wie bereits erwähnt, mittels spezieller Geometrien bzw. Muster, beispielsweise in Form von einem Raster, Skalen, Maßstäben und/oder Füllstandsniveaulinien bei der Aufbringung der UV-aktiven Beschichtung auf der Behälter-Innenwandung 18 und/oder dem Boden 12 aufzubringen bzw. darin zu integrieren.
Durch ein zusätzliches Vorsehen von wenigstens einem Filter im optischen System 21 der Erfassungsvorrichtung 20, wie z. B. einem Wellenlängenfilter,
Polarisationsfilter oder dergleichen, können andere, störende Strahlung aus der Umgebung in benachbarten Wellenlängenbereichen unterdrückt werden. Die UV- Quellen, die Erfassungsvorrichtung 20 sowie andere optische Komponenten, wie Spiegel, Linsen, Filter, Fenster, Optokoppler und dergleichen, können auch als elektronische Komponenten und/oder mittels Software umgesetzt werden und so in ein Behältermodul integriert werden.
Beispielsweise kann für die Erfassungsvorrichtung 20 eine oder mehrere hochauflösende Miniaturkamera(s), in einer Ausführung ähnlich wie in Laptops oder Mobiltelefonen integrierte Kameras üblich, verwendet werden. Eine derartige Kamera kann direkt auf einer Leiterplatte montiert und mit einer Linse, Aperturkontrolle, Autofokus und/oder speziellen Filtern zur Optimierung der Bildqualität unter
verschiedenen Umgebungsbedingungen sowie Selektion spezieller
Wellenlängebereiche ausgestattet sein. Auch ist eine mikroprozessorgesteuerte Apertureinstellung möglich, mittels der die Erfassungsvorrichtung 20 an wechselnde Intensitäten der einfallenden elektromagnetischen Strahlung (Licht) angepasst werden kann. Weiter können auf der gleichen Leiterplatte wie das optische System 21 eine oder mehrere UV-LEDs vorgesehen werden, die ebenfalls mikroprozessorgesteuert UV-Strahlung, bevorzugt in Form von Lichtblitzen, in den Behälterinnenraum emittieren.
Bevorzugt ist die Erfassungsvorrichtung 20 Bestandteil eines geschützten Behältermoduls, welches in den Behälter 10, insbesondere die Behälterwandung integriert ist. Bevorzugt sind dabei die unter Spannung stehender oder innerer bewegter Teile vollständig gegen Berühren sowie gegen Eindringen von Wasser geschützt (z.B. IP66). Beispielsweise kann die Erfassungsvorrichtung 20 dazu hinter einem transparenten Schutzfenster in der Behälter-Innenwandung 18 angebracht sein. Alle optische Strahlung gehen dann durch das transparente Schutzfenster in die Erfassungsvorrichtung 20 hinein (vom Boden 12 oder der Behälter-Innenwandung 18 ausgesandtes bzw. reflektiertes Licht) oder zur Beleuchtung de Behälterinneren heraus (UV-Strahlung). Eintretende Strahlung kann über vorgeschaltete Filter auf das optische System 21 und dann auf den Sensor 24 abgebildet werden.
Zur Erweiterung des Sichtfeldes kann dies auch indirekt über einen doppelt konkav geformten Spiegel zwischen Schutzfenster und optischen System 22 geschehen. Auf diese Weise können die Oberflächen des Bodens 12 sowie der Behälter-Innenwandung 18 einschließlich Füllgut optimal, d.h. unter Minimierung von Blindzonen in den Ecken des Behälters 10 unmittelbar unterhalb bzw. rechts und links vom Montageort der Erfassungsvorrichtung 20 erfasst werden.
Die Erfassungseinrichtung kann neben dem optischen System 21 und dem optischen Sensor 24 noch einen analog/digital(A/D)-Wandler besitzen, der die von Sensorpixeln des Sensors 24, beispielsweise eines Kamera-Halbleiterchips in Form eines CMOS- oder CCD-Sensors, detektierten analogen Lichtsignale in digitale Signale umgewandelt. So kann die Erfassungsvorrichtung 20 analoge Sensorsignale als ein digitales Sensorsignal über eine erste Schnittstelle 26 (Vgl. Fig. 4a, 4b) der
Verarbeitungsvorrichtung 30 zuführen; alternativ kann auch die Verarbeitungsvorrichtung 30 im Eingang einen entsprechenden A/D-Wandler aufweisen.
In der Verarbeitungsvorrichtung 30 wird aus den Sensorsignalen ein Bildsignal des Behälterinneren erzeugt. Diese Bildinformationen können in der
Verarbeitungsvorrichtung 30 temporär in einem dort vorgesehenen Speicher, z.B. Flash-RAM-Speicher, gehalten werden. Anschließend können diese digitale
Bildinformation in einem Bildverarbeitungsmittel, wie einem Signalprozessor, der Verarbeitungsvorrichtung 20 in beispielsweise ein übliches und insbesondere komprimiertes Format verdichtet werden, welches wiederum im RAM-Speicher abgelegt wird und so für eine Übertragung an eine Auswertevorrichtung verfügbar ist.
Je nach Ausführung kann die Auswertevorrichtung 40 ebenfalls in das
Behältermodul integrierten (vgl. Fig. 4b und Fig. 6) bzw. dazu als eine für mehrere Behältermodule zentrale Auswertevorrichtung entfernt sein (vgl. Fig. 4a und Fig. 7); im letzteren Fall werden die Bildinformationen bevorzugt drahtlos an die
Auswertevorrichtung 40 übertragen.
Ein intelligentes Behältermodul kann somit enthalten die Erfassungsvorrichtung 20 mit zusätzlich A/D-Wandler(n) und die Verarbeitungsvorrichtung 30 mit Arbeits- und Programmspeicher (RAM bzw. ROM), einer programmierbaren Steuereinheit, z.B. einem Mikroprozessor, für die Ablaufsteuerung der diversen Funktionen, einen Timer für zeitliche Ablaufkoordinierung sowie zur Erzeugung von Zeitstempeln, eine
Kommunikationsschnittstelle 32 mit einem Transceiver und einer Antenne 33 für eine drahtlose, ggf. bidirektionale Datenübertragung zu einer Relais- bzw. Zwischenstation bzw. einer Empfangsvorrichtung einer Auswertevorrichtung 40 (vgl. Fig. 6). Die in den verschiedenen digitalen Komponenten des Behältermoduls implementierte Firmware und/oder Software umfasst im Wesentlichen alle modulspezifischen Steuer- und Verarbeitungsfunktionen.
Die Drahtlose Übertragung kann in bekannter Weise über eine Antenne 33 oder auch eine optische Kommunikationsschnittstelle bidirektional erfolgen. Mittels der bidirektionalen Datenübertragung ist auch eine Programmierung zwischen dem
Behältermodul und beispielsweise einem Servicemodul möglich. Die Energieversorgung des Behältermoduls kann mittels einer Energieversorgung 70 mit beispielsweise Batterien für eine netzunabhängige
Energieversorgung erfolgen. Die Batterien können in einem separaten Fach beispielsweise an einem unteren Ende des Behältermoduls mit der
Erfassungsvorrichtung 20 untergebracht sein. Das Fach kann mit einem Deckel versehen sein, um die Batterien gegen äußeren Zugriff und Umwelteinflüsse zu schützen. Die Batterien können bei Bedarf (z.B. Entladung) beispielsweise in einem Auslieferungslager problemlos gegen neue ausgetauscht werden.
Die Fig. 4a und 4b zeigen jeweils einen Teilquerschnitt einer Seitenwandung 14 einer Ausführungsform eines Behälters 10. Der Behälter 10 ist in der Seitenwandung 14 mit einem Behältermodul ausgestattet, welches so fest in der Seitenwandung 14 integriert ist. Über eine Schnittstelle 26 ist die jeweilige Erfassungsvorrichtung 20 des Behältermoduls mit einer Signalverarbeitungsvorrichtung 30 verbunden.
In der Ausführung der Fig. 4aist die Signalverarbeitungsvorrichtung 30 über eine Kommunikationsschnittstelle 32, welche hier als eine Funkschnittstelle, beispielsweise eine WLAN- oder Bluetooth-Verbindung, ausgebildet ist, mit einer nicht näher dargestellte Auswertevorrichtung 40 verbunden, um diese mit den erfassten Bildinformationen zu versorgen. Von der Erfassungsvorrichtung 20 erfassten
Lichtintensitäten werden in Sensorsignale umgewandelt und von der
Signalverarbeitungsvorrichtung 30 zu Bildinformationen weiterverarbeitet. Die
Bildinformationen werden dann über die Kommunikationsschnittstelle 32 per Funk an die in Fig. 4a nicht näher dargestellte Auswertungsvorrichtung 40 gesendet und können dort zur Ermittlung von Informationen über den Füllstand oder den
Belegungszustand ausgewertet werden.
Weiter ist für die Energieversorgung der Behältermodule gemäß Fig. 4a und 4b ein Stromversorgungsmodul 70 vorgesehen, welches alle Komponenten des jeweiligen Behältermoduls mit Strom versorgt. Dieses Stromversorgungsmodul 70 kann zum Beispiel in Form eines Kondensators, aber auch in Form von einer oder mehrerer Batterien vorgesehen sein. Auch andere autarke Stromversorgungen, wie
beispielsweise kleine Solarmodule, sind als Stromversorgungsmodule 70 denkbar. Weiter kann eine Originalitätsvorrichtung 80 vorgesehen sein, welche im
Auslieferungszustand des Behälters 20 die Stromversorgung 70 der
Erfassungsvorrichtung 20 und/oder der Signalverarbeitungsvorrichtung 30 und/oder der Kommunikationsschnittstelle 32 unterbricht. Erst wenn die Originalitätsvorrichtung 80 entfernt wird, ist die Stromversorgung zum Stromversorgungsmodul 70 freigegeben.
Im einfachsten Fall kann die Originalitätsvorrichtung 80 ein Klebestreifen sein, welcher bevorzugt auch das Objektiv der Erfassungsvorrichtung 20 im
Auslieferungszustand abdeckt und so schützt. Zur Aktivierung der
Erfassungsvorrichtung 20 wird der Klebestreifen abgezogen und anschließend aus dem Inneren der Seitenwand 14 herausgezogen. Das Herausziehen aus der
Seitenwand 14 ermöglicht die Kontaktierung zweier nicht näher erläuterter
Kontaktelemente zwischen dem Stromversorgungsmodul 70 und der
Erfassungsvorrichtung 20 und/oder der Signalverarbeitungsvorrichtung 30 und/oder der Schnittstelle 32 und damit ein Aktivieren der Erfassungsvorrichtung 20.
In Fig. 4b ist im Wesentlichen die gleiche Ausführungsform wie in Fig. 4a dargestellt, jedoch ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5b auch eine
Auswertungsvorrichtung 40 in das Behältermodul integriert. Hierbei handelt es sich um eine vollständig dezentrale Lösung für die Ermittlung von Informationen über den Füllbzw. Belegungszustand des Behälters 10, so dass hier die Bildinformationen, die von der Signalverarbeitungsvorrichtung 30 erzeugt werden, an die Auswertungsvorrichtung 40 übermittelt werden und die Auswertung direkt am Behälter 10 erfolgt. Die
Ergebnisse der Auswertung können dann von der Auswertevorrichtung 40 über die Kommunikationsschnittstelle 32 und die Antenne 33 weitergegeben werden. Dies ermöglicht es, dass über die Kommunikationsschnittstelle in Form einer
Funkschnittstelle, wie sie in Form der Antenne in Fig. 4b dargestellt ist, lediglich der ermittelte Füllstandswert und/oder der Belegungszustand versendet werden muss.
Üblicherweise sind die Bildinformationen, die von der
Signalverarbeitungsvorrichtung 30 erzeugt werden, deutlich größere Datenmengen, als dies bei Füllzuständen oder Belegungszuständen der Fall ist. In besonders einfachen Fällen ist der Füllzustand ein einzelner Füllzustandswert, der mit entsprechenden Füllzuständen korreliert. Beispielsweise ist eine digitale Datenkorrelation denkbar, wobei 0 einem leeren Behälter und 1 einem vollen Behälter entspricht und dazwischen keine weiteren Füllstandszustandswerte existieren. In einem solchen Fall muss also nur ein einziger digitaler Datenwert, also ein einziges Bit übertragen werden, während andernfalls die gesamte Bildinformation, in Abhängigkeit von der Auflösung teilweise mit hohen Datenmengen, übertragen werden müsste.
Fig. 5 zeigt schematisch die Funktionsweise einer Ausführungsform einer Erfassungsvorrichtung 20 sowie der Auswertung der damit erfassten Intensitäten. Die Erfassungsvorrichtung 20 ist hierbei mit einer Kamera ausgestattet und erfasst damit zumindest einen Teilabschnitt der Behälter-Innenwandung 18 des Behälters 10. Ein Objekt 90 ist im Behälterinneren des Behälters 10 angeordnet, welches im Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist. Die Kamera der Erfassungsvorrichtung 20 erfasst durch das Aufnehmen von reflektierten Lichtstrahlen. Mit anderen Worten, in das Innere des Behälters 10 einfallendes Licht wird von der Behälter-Innenwandung 18 und vom nicht mit dem Objekt 90 bedeckten Boden 12, reflektiert bzw. das einfallende Licht aktiviert die UV-aktive Beschichtung des Bodens 12 und der Behälter-Innenwandung 18, sodass die aktivierten Flächen entsprechend UV-Licht abstrahlen.
In Fig. 5 sind als Beispiel zwei Reflexionslichtstrahlen vom Boden 12 in Richtung der Erfassungsvorrichtung 20 näher dargestellt. Die Punkte, an welchen die Lichtstrahlen am Behälterboden 12, also an der gesamten Behälter-Innenwandung 18 reflektiert werden, sind demnach Projektionspunkte PP der von der
Erfassungsvorrichtung 20 aus gesehenen Kontur des Objekts 90. Diese
Projektionspunkte PP entsprechen den von der Erfassungsvorrichtung 20 erfassten Punkten der auf den Boden 12 projizierten Kontur des Objekts 90.
Betrachtet man nun in Fig. 5 den linken der beiden Projektionspunkte PP, so erkennt man, dass es sich hierbei um einen Extrempunkt handelt, der auf beiden Seiten von sich selbst unterschiedliche Lichtintensitäten, also unterschiedliche
Reflexionsverhalten aufweist. Alle Punkte, die sich links von dem linken
Projektionspunkt PP befinden, werden von der Erfassungsvorrichtung 20 aufgrund ihrer Lichtintensität als Reflexion des Bodens 12 wahrgenommen. Alle Punkte, die sich rechts von dem linken Projektionspunkt PP und links von dem rechten Projektionspunkt PP, also zwischen diesen beiden, befinden, werden von der Erfassungsvorrichtung 20 aufgrund ihrer Lichtintensität als Reflexion des Objekts 90 wahrgenommen. Das wahrnehmen durch die Erfassungsvorrichtung 20 drückt sich dabei durch
entsprechende spezifische Sensorsignale aus, die von der Erfassungsvorrichtung 20 erzeugt werden. Wiederum alle Punkte, die rechts von dem rechten Projektionspunkt PP liegen, werden von der Erfassungsvorrichtung 20 als Reflexionen des Bodens 12 wahrgenommen. Die Punkte des Bodens 12, welche zwischen den beiden
Projektionspunkten PP liegen, können von der Erfassungsvorrichtung 20 nicht wahrgenommen werden, da diese aufgrund des Blickwinkels der
Erfassungsvorrichtung 20 und der Position des Objekts 90 von diesem Objekt 90 abgedeckt sind. Entlang der Reflexionslinien von den beiden Projektionspunkten PP zur Erfassungsvorrichtung 20 tangieren diese Reflexionslinien die Umrisse des Objekts 90. Genau diese Umrisse werden als die Kontur des Objekts 90 von der
Erfassungsvorrichtung 20 wahrgenommen und werden deshalb als Konturpunkte KP bezeichnet. Im Bereich zwischen den beiden Projektionspunkten PP werden also Reflexionen des Objekts 90 wahrgenommen, mit Lichtintensitäten, also insbesondere Farbwerten und/oder Helligkeitswerten, die den Objekten 90, insbesondere im Kontrast zum Boden 12 bzw. zur Behälter-Innenwandung 18 zugeordnet werden können.
Eine Erfassungsvorrichtung 20 kann demnach, wie in Fig. 5 schematisch erläutert, aufgrund unterschiedlicher Lichtintensitäten, zum Beispiel aufgrund unterschiedlicher Farbwerte und/oder Helligkeitswerte, die empfangenen
Lichtintensitäten in Sensorsignale umwandeln. Die Sensorsignale werden in der Signalverarbeitungsvorrichtung 30 in Bilddaten umgewandelt. In einer
Auswertungsvorrichtung 40 können die Bilddaten mit einer entsprechenden
Interpretation belegt werden, d.h. ausgewertet werden. Die Auswertungsvorrichtung, wie sie in Fig. 4 noch nicht dargestellt ist, interpretiert bzw. verarbeitet die
Bildinformationen, die über die Signalverarbeitungsvorrichtung 30 aus den
Sensorsignalen der Erfassungsvorrichtung 20 erzeugt werden, anhand der
Informationen über das Reflexionsverhalten des Objekts 90 und des Bodens 12. Alternativ zu der bereits beschriebenen UV-aktiven Beschichtung des Bodens 12 bzw. der Behälter-Innenwandung 18 ist es auch möglich, dass der Boden 12 und/oder die Behälter-Innenwandung 18 deutlich matter ausgestaltet ist und im
Wesentlichen kaum oder nur in geringem Maß Licht reflektiert. Die Lichtintensität, also die Helligkeitswerte in diesem Fall, die rechts des rechten Projektionspunktes PP und links des linken Projektionspunktes PP von der Erfassungsvorrichtung 20 erfasst und in Sensorsignale umgesetzt werden, entsprechen demnach Bildinformationen, die durch die Signalverarbeitungsvorrichtung 30 verarbeitet werden, die in der
Auswertungsvorrichtung mit geringen Helligkeitswerten gleichgesetzt werden. Punkte, die zwischen den beiden Projektionspunkten PP von der Erfassungsvorrichtung 20 wahrgenommen werden, erhalten Reflexionslicht vom Objekt 90. Dieses ist im
Vergleich zu dem matt gestalteten Boden 12 deutlich intensiver, so dass in der Auswertung der entsprechenden Sensorsignale für Punkte zwischen den beiden Projektionspunkten PP, also damit auch zwischen den beiden Konturpunkten KP, eine höhere Helligkeit von der Auswertungsvorrichtung 40 ermittelbar ist. Vergleicht man die Bereiche hoher Lichtintensität, z.B. hoher Helligkeit mit den Bereichen geringerer Lichtintensität, z.B. in dem Boden 12, so erhält man eine Information über den
Füllzustand des Behälters 10.
Durch die Ermittlung der Konturpunkte KP in Abhängigkeit der Positionierung der Erfassungsvorrichtung 20 ist darüber hinaus auch eine Konturlinie erzeugbar, die auf einer Verbindung sämtlicher ermittelten Konturpunkte KP beruht. Aus der
Konturlinie können Konturen der Objekte 90 ermittelt werden, die in der
Auswertungsvorrichtung mit gespeicherten Konturen verglichen werden können und auf diese Weise Auskunft über die Art der Belegung, insbesondere die Art der Objekte 90 geben können.
Fig. 6 zeigt schematisch ein Beispiel für ein Überwachungssystem 100. Hier · sind einzelne Behälter 10 vorgesehen, wie sie ausführlich bereits zu den vorstehenden Figuren 1 und 2 erläutert worden sind. In jedem der Behälter 10 ist ein Behältermodul, wie im Zusammenhang mit der Fig. 4a erläutert, vorgesehen. Mit gestrichelten Linien sind drahtlose Kommunikationsverbindungen, z.B. Funkverbindungen, über die zweite Schnittstelle, nämlich die Kommunikationsschnittstelle 32 zu einem zentralen Element des Überwachungssystems 100, insbesondere eine Empfangsvorrichtung 110, dargestellt.
Die Empfangsvorrichtung 110 kann - zentral im System angeordnet - die Auswertungsvorrichtung 40 aufweisen, die in einer solchen zentralen
Ausgestaltungsform auch deutlich komplexere Aufgaben übernehmen kann als es in einer in einen Behälter 10 integrierten Behältermodul mit begrenztem Energiebudget möglich ist. Dadurch ist es möglich, dass eine derartig zentrale
Auswertungsvorrichtung 40 nicht nur die Auswertung für jeden der Behälter 10 durchführt, sondern aus den Auswertungsergebnissen auch eine Korrelation zieht und eine Logistik in Gang setzt, die beispielsweise in der Nachbestellung von
Komponenten einzelner Behälter 10 zum Ausdruck kommt.
In Einsatzsituationen, bei welchen das Überwachungssystem 100 sich über große Strecken erstreckt, also bei groß dimensionierten Regallagern oder bei langen Transportwegen der Behälter 10, ist es möglich, eine Zwischenstation 120 vorzusehen, die in Form eines Repeaters oder einer Relaisstation als Konzentrator die
empfangenen Daten von weit entfernten Behältern 10 sammelt und an die
Empfangsvorrichtung 110 mit der Auswertungsvorrichtung 40 versendet. Auf diese Weise ist größenmäßig keine Limitierung für die Größe des Überwachungssystems 100 gegeben. Dabei ist es auch möglich, dass die Verbindung zwischen der
Zwischenstation 120 und der Empfangsvorrichtung 110 über weitere
Verbindungsmittel, insbesondere auch kabelgebundende Verbindungsmittel, ausgebildet ist.
Fig. 7 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für ein Überwachungssystem 101 , welches beispielsweise Teil eines Warenwirtschaftssystems oder
Lagerhaltungssystems ist. In dem System befinden sich für Behälter 10-1 , 10-2, 10-3, 10-4 und 10-5, wie sie ausführlich vorstehend erläutert worden sind. Mit gestrichelten Linien sind Kommunikationsverbindungen zwischen den einzelnen Behältern 10-1 , 10- 2, 10-3, 10-4 und 10-5 und Elementen des Systems 101 angedeutet. Bei der
Systembeschreibung soll es hier weniger darauf ankommen, wie genau die
Datenkommunikation eingerichtet ist und funktioniert - dies ist grundsätzlich hinreichend bekannt. Im Folgenden wird lediglich die notwendige Kommunikation für die Füllstandsbestimmung der einzelnen Behälter für eine dynamische
Füllstandsüberwachung bei den Behältern des Systems 100 beschrieben. Wesentlich sind hier die neuen Möglichkeiten für ein Warenwirtschaftssystem, die die hier vorgeschlagenen Behältern sowie darin jeweils integrierten Funktion zur Erfassung von Informationen aus dem jeweiligen Behälter ermöglichen. Diese Informationen sind einer zentralen bzw. vom Behälter örtlich gelösten Auswertung zugänglich und ermöglichen so eine Überwachung des Füllzustands sowie Belegzustands jedes Behälters im System quasi in Echtzeit.
Jeder der Behälter 10-1 , 10-2, 10-3, 10-4 bzw. 10-5 weist ein Behältermodul 15- 1 , 15-2, 15-3, 15-4 bzw. 15-5 auf, in denen sich jeweils eine im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 4 erläuterte Erfassungseinrichtung 20 und
Signalverarbeitungsvorrichtung 30 befindet.
Das Behältermodul 15-1 des Behälters 10-1 ist mit einer drahtlosen
Funkverbindung 1 10-1 direkt mit einem Zentralrechner 300 verbunden. Eine
Auswertevorrichtung 40-1 ist dabei ein Teil des Zentralrechners 300, auf dem ein Warenwirtschaftssystem (WWS), wie beispielsweise SAP oder ähnliches läuft. Die Auswertevorrichtung 40-1 kann dabei als Softwareroutine des WWS implementiert sein.
Jedes Mal, wenn das Behältermodul 15-1 des Behälters 10-1 Intensitäten aus dem Inneren des Behälters 10-1 erfasst - das kann bei der Initialisierung des Behälters 10-1 vor jedem Füllvorgangs oder während des Zeitraums der Entleerung erfolgen - übermittelt die Behältermodul 15-1 über die Funkschnittstelle 1 10-1 die erfassten Intensitätsinformationen in Form von aufbereiteten Bilddaten an die
Auswertevorrichtung 40-1 im Zentralrechner 300. Dort findet dann die Auswertung dieser Bilddaten zur Ermittlung von Informationen über den Füllstand bzw.
Belegzustand des Behälters 10-1 statt.
Die im Zusammenhang mit dem Behälter 10-1 beschriebene Konfiguration ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn es sich um einen kleinen Betrieb, wie z.B. eine Kfz- Werkstatt handelt, die einen direkt angeschlossen Lagerbereich bzw. Werkstattbereich hat, in dem sich zu überwachende Behälter 10-1 befinden. Das System kommt so bei maximaler Flexibilität mit einem minimalen Aufwand bei der
Kommunikationsinfrastruktur aus.
Bei größeren Betrieben oder Lagern ist eine direkte Funkanbindung der Behälter an einen Rechner des WWS mglw. nicht sinnvoll, da beispielsweise die einzelnen Behälter 10-2 über einen so großen Bereich verteilt sind, dass eine
Kommunikation mit einem Zentralrechner beispielsweise aufgrund von Abschattungen der Funkwellen nicht mit vertretbarem Aufwand möglich wäre bzw. der einzelne Zentralrechner mit der Kommunikation mit einer zu großen Menge an Behältern überfordert wäre.
Daher ist beispielsweise der Behälter 10-2 über eine erste Funkverbindung 110-
2 an einen Funkzugriffspunkt 120-2 angebunden, der selbst über eine
leitungsgebundene Kommunikationsverbindung 130-2 an den Zentralrechner 300 des WWS und so an die dort implementierte Auswertevorrichtung 40-2 angebunden ist.
Um den Zentralrechner 300 von den Aufgaben der Auswertevorrichtung 40-1 oder 40-2 zu entlasten, beispielsweise wenn eine sehr große Anzahl von Behältern 10-
3 zu überwachen ist, ist die Auswertevorrichtung 40-3 direkt bei dem Funkzugriffspunkt 120-3 für den Behälter 10-3 angeordnet. In diesem Fall kann es sich bei dem
Funkzugriffspunkt 120-3 um einen Rechner mit entsprechender Funkschnittstelle handeln, in dem die Auswertevorrichtung 40-3 ebenfalls als Softwareprogramm implementiert ist. Alternativ könnte auch ein abgesetzter Rechner mit dem
Funkzugriffspunkt 120-3 verbunden sein, der die Aufgabe der Auswertevorrichtung 40- 3 ausführt. Die von der Auswertevorrichtung 40-3 erzeugten Informationen über den Füllzustand und/oder Belegzustand des Behälters 10-3 werden über beispielsweise eine leitungsgebundenen Kommunikationsverbindung 130-3 an den Zentralrechner 300 und somit an das dort laufende WWS weitergeleitet.
Eine weitere Möglichkeit ist mit dem Behälter 10-4 gezeigt, der sich
beispielsweise an einem mobilen Einsatzort oder in einem Transportvehikel, wie z.B. einem Fahrzeug, Zug, Flugzeug oder Schiff, befindet. Dazu ist das Behältermodul 15-4 des Behälters 10-4 über eine Funkschnittstelle 110-4 an einen Funkzugriffspunkt 120- 4, der in Funkreichweite am mobilen Einsatzort oder im Transportvehikel angeordnet ist, angebunden. Der Funkzugriffspunkt 120-4 selbst kommuniziert dann idealerweise selbst über eine Funkschnittstelle 112-4 mit einem Funkzugangspunkt zu einem, öffentlichen oder privaten oder virtuell privaten (VPN), Datennetzwerk 200, wie beispielsweise dem Internet. Über das Datennetzwerk 200 wird so eine
Datenverbindung mit der Auswertungsvorrichtung 40-3 im Zentralrechner 300 hergestellt. Dazu ist der Zentralrechner selbst in bekannter Weise mit einer
beispielsweise leitungsgebundenen Kommunikationsschnittstelle 130-4 an das
Datennetzwerk 200 angebunden ist. Damit ist es für das WWS möglich, auch die Füllzustände von mobilen Behältern 10-4 dynamisch zu überwachen.
Weiter kann ein vom Zentralrechner 300 des WWS entfernter stationärer Lagerort ebenfalls über Zwischenschaltung eines, öffentlichen oder privaten bzw.
virtuell privaten (VPN), Datennetzwerks 200, wie beispielsweise dem Internet, angebunden werden.
Dazu ist ein Funkzugriffspunkt 120-5 selbst beispielsweise leitungsgebunden mit einer Kommunikationsschnittstelle 112-5 an das Datennetzwerk 200 angebunden, an das wiederum der Zentralrechner 300 mit der Auswertungsvorrichtung 40-5 mit einer leitungsgebundenen Kommunikationsschnittstelle 130-5 angebunden ist. Das Behältermodul 15-5 de Behälters 10-5 kann dann über den Funkzugriffspunkt 120-5 die im Inneren des Behälters 10-5 erfassten Intensitätsinformationen an die
Auswertungsvorrichtung 40-5 übermitteln.
Selbstverständlich lassen sich einzelne Konfigurationsmerkmale alle im
Zusammenhang mit den Behältern 10-1 bis 10-5 erläuterten Kommunikationswegen kombinieren. Beispielsweise könnte grundsätzlich die jeweilige
Auswertungsvorrichtung 40-1 bis 40-5 bei allen Ausführungen auch direkt in den jeweiligen Behältermodulen 15-1 bis 15-5 des jeweiligen Behälters 10-1 bis 10-5 integriert sein. Auch ist bei allen Ausführungen grundsätzlich eine Anordnung der Auswertungsvorrichtung an beliebiger Stelle auf dem Kommunikationsweg zwischen dem jeweiligen Behälter 10-1 bis 10-5 und dem Zentralrechner 300 des WWS denkbar. So kann die Auswertungsvorrichtung beispielsweise auch als Anwendung auf einem virtuellen Server in einem Datennetz 200, wie dem als hierfür Beispiel genannten Internet ablaufen, was ebenso für die gesamte Softwareumgebung des WWS möglich ist.
Wie bereits erwähnt, müssen die ggf. zum Einsatz kommenden
Kommunikationsschnittstellen und Kommunikationsarten hier nicht im Detail erörtert werden, da sie im Rahmen der hier vorgestellten Lösungen im Belieben des
Fachmanns stehen. So seien lediglich beispielhaft für die Funkanbindung der
Erfassungseinrichtung hier "wireless" LAN (WLAN), Bluetooth, Zig-Bee und
dergleichen genannt.
In den Fig. 8a und 8b ist eine Möglichkeit dargestellt, wie ein bereits
bestehender Behälter 10 zu einem Behälter 10 aufgerüstet werden kann. Hier sind die Erfassungsvorrichtung 20, die Signalverarbeitungsvorrichtung 30 und die zweite Schnittstelle 32 (Kommunikationsschnittstelle) als Behältermodul 15 in einem Gehäuse 60 vorgesehen, welches eine mechanische Schnittstelle 62 zum Behälter 10, insbesondere der Seitenwand 14, aufweist. Auch hier ist eine Antenne33 am Gehäuse 60angedeutet, um in einem Überwachungssystem 100, wie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt, mit einer Empfangsstation 120 über eine Funkverbindung 110
kommunizieren zu können.
Fig. 8a zeigt den Montagezustand, während Fig. 8b den separierten Zustand des Gehäuses 60 darstellt. So ist hier zu erkennen, dass das Behältermodul 15 modular mit seinem Gehäuse 60 mit der Funktionalität der Erfassungsvorrichtung 20, der Signalverarbeitungsvorrichtung 30 und der zweiten Schnittstelle 32 ausgestattet und über eine mechanische Schnittstelle 62 mit dem Behälter 10 verbunden werden kann.
Die mechanische Schnittstelle 62 im Ausführungsbeispiel der Fig. 8a und 8b ist bei der dargestellten Ausführungsform als Schlitz ausgeführt, welcher in seiner Dimensionierung der Materialstärke der Seitenwand 14 des Behälters 10 entspricht. Mit anderen Worten wird das Gehäuse 60 des Behältermoduls 15 der Fig. 8a und 8b einfach auf die Seitenwand 14 des Behälters 10 aufgesteckt. In aufgesteckter Situation liegt eine Positionierung des Behältermoduls 15 vor, wie in Fig. 8a dargestellt. Damit ist ein Behälter 10 gemäß Fig. 8a zu einem Behälter 10 umgerüstet worden, ohne dass baulich ein Eingriff in den Behälter 10 notwendig gewesen wäre.
Alternativ ist es auch gemäß einer nicht dargestellten Ausführung möglich das Behältermodul in die Gehäusewand zu integrieren. Dies bietet sich beispielsweise bei solchen Behältern an, die eine ausreichende Wandstärke aufweisen und aus
Stabilitätsgründen bereits Hohlräume aufweisen. In solche Hohlräume kann auch ein entsprechend geformtes Behältermodul eingebaut werden.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen handelt es sich nur um der Veranschaulichung dienende Beispiele. Es ist auch möglich, Kombinationen der einzelnen beschriebenen Ausführungen im Rahmen der in den angefügten Ansprüchen definierten Gegenstände zu kombinieren, sofern dies technisch sinnvoll ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Behälter (10) für den Transport und/oder die Lagerung von Objekten (90), insbesondere Stück- und/oder Schüttgütern, aufweisend:
einen Boden (12) und eine Seitenwandung (14), die eine Behälter- Innenwandung (18) des Behälters (10) definieren,
eine in der Seitenwandung (14) integrierte oder an dieser angebrachte
Erfassungsvorrichtung (20) mit einem optischen System (21) und einem integrierten optischen Sensor (24), wobei die Erfassungsvorrichtung (20) zur Erzeugung von Sensorsignalen entsprechend Intensitäten elektromagnetischer Strahlung,
insbesondere Lichtintensitäten, im Behälterinneren eingerichtet ist, und
eine funktional mit der Erfassungsvorrichtung (20) verbundene erste
Schnittstelle (26) zur Übertragung der Sensorsignale an eine
Signalverarbeitungsvorrichtung (30) mit einer Funktion zur Erstellung basierend auf den Sensorsignalen von Bildinformationen für eine Ermittlung eines Belegungsund/oder Füllzustands des Behälters (10).
2. Behälter (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Erfassungsvorrichtung (20) wenigstens eine Kamera mit einem optischen System (21), welches eine einzige Lochblende oder mindestens einer Linse (22) vor oder hinter einer Blende (23) oder wenigstens eine Linse aufweist, wobei in einer Bildebene des optischen Systems(21) der optische Sensor (24) angeordnet ist.
3. Behälter (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Behälter (10) weiter aufweist
- die mit der Erfassungsvorrichtung (20) in Verbindung stehende
Signalverarbeitungsvorrichtung (30), die eingerichtet ist, die von dem optischen Sensor (24) erzeugten Sensorsignale in Bildinformationen umzuwandeln, und eine zweite Schnittstelle (32) zur Übertragung der Bildinformationen an eine
Auswertungsvorrichtung (40), die zur Ermittlung des Belegungs- und/oder Füllzustands des Behälters (10) eingerichtet ist.
4. Behälter (10) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertungsvorrichtung (40)
- am Behälter (10), insbesondere benachbart zur Erfassungsvorrichtung (20) und/oder Signalverarbeitungsvorrichtung (30), angeordnet ist, und
- funktional mit der zweiten Schnittstelle (32), insbesondere leitungsgebunden, verbunden ist.
5. Behälter (10) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertungsvorrichtung (40)
- getrennt vom Behälter (10) angeordnet ist, und
- funktional mit der zweiten Schnittstelle (32), insbesondere zumindest abschnittsweise nicht leitungsgebunden oder mittels einer Funkverbindung, verbunden ist.
6. Behälter (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertungsvorrichtung (40) eingerichtet ist,
- bei der Auswertung der Bildinformationen Bildpunkte als Projektionspunkte (PP) von Konturpunkten (KP) von in dem Behälter (10) enthaltenen Objekten (90) zu ermitteln,
- zumindest eine auf den ermittelten Konturpunkten (KP) liegende Konturlinie zu ermitteln, und
- aus der zumindest einen Konturlinie eine Information über den Belegungsund/oder Füllzustand des Behälters (10) zu ermitteln.
7. Behälter (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertungsvorrichtung (40) eingerichtet ist,
- aus den Bildinformationen Stellen oder Bereiche mit innerhalb oder außerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegenden Farbwerten und/oder Helligkeitswerten oder Stellen oder Bereiche, deren Farbwert und/oder Helligkeitswert mit einem
Mindestbetrag von einem vorgegebenen Wert abweicht, zu identifizieren, und
- aus einer Anzahl der identifizierten Stellen oder Bereiche eine Information über den Belegungs- und/oder Füllzustand des Behälters (10) zu ermitteln,
wobei optional die für den Belegungs- und/oder Füllzustand des Behälters (10) verwendeten Farbwerte und/oder Helligkeitswerte Pixelpunkten den von der
Auswertungsvorrichtung (40) empfangenen Bildinformationen zugeordnet sind.
8. Behälter (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertungsvorrichtung (40) derart eingerichtet ist,
- reguläre Strukturen und/oder Muster im oder auf dem Boden (12) und/oder der Seitenwandung (14), welche die Behälter-Innenwandung (18) bilden, zu erfassen, und
- basierend auf einem Grad der Abdeckung der regulären Strukturen und/oder Muster eine Information über den Belegungs- und/oder Füllzustand des Behälters (10) zu ermitteln.
9. Behälter (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungsvorrichtung (40) eingerichtet ist,
- aus den Bildinformationen zumindest zwei verschiedene Gruppen von Bereichen oder Stellen zu identifizieren, die in Bezug auf zumindest einen Bereich von Färb- oder Helligkeitswerten oder zumindest einem vorgegebenen Farbwert und/oder Helligkeitswert ermittelt werden, und- aufgrund der Anzahl von jeweils in den zwei verschiedenen Gruppen von Bereichen oder Stellen eine Information über den
Belegungs- und/oder Füllzustand des Behälters (10) zu ermitteln.
10. Behälter (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Boden (12) und die Seitenwandung (14), welche die Behälter- Innenwandung (18) bilden, an die Erfassungsvorrichtung (20) derart angepasst sind, dass die für die Behälter-Innenwandung (18) von der Erfassungsvorrichtung (20) erfassten Farbwerte und/oder Helligkeitswerte sich von den für Objekte (90) von der Erfassungsvorrichtung (20) erfassten Farbwerte und/oder Helligkeitswerte um einen vorgegebenen Erkennungsschwellwert unterscheiden.
11. Behälter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das optische System (21) weiter wenigstens einen Filter aufweist, der eingerichtet ist, dass die Erfassungseinrichtung (20) nur elektromagnetische Strahlung aus einem derart bestimmten Frequenzbereich erfassen kann, dass für die
Auswertungsvorrichtung (40) Stellen oder Bereiche des Bodens (12) und/oder der Behälter-Innenwandung (18) mit vorbestimmten Farbwerten und/oder Helligkeitswerten erfasst werden, und
dass die Auswertungsvorrichtung (40) eine Funktion aufweist, die eingerichtet ist, basierend auf den erfassten Stellen oder Bereichen eine Information über den Belegungs- und/oder Füllzustand des Behälters (10) zu ermitteln.
12. Behälter (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Behälter (10) ein Stromversorgungsmodul (70), das mit einer elektrischen Versorgungsleitung mit der Erfassungsvorrichtung (20) verbunden ist, aufweist, und
dass der Behälter (10) zur Ansteuerung des Stromversorgungsmoduls eine mit diesem und/oder mit der Auswertungsvorrichtung (40) funktional verbundene
Ansteuerungsvorrichtung aufweist, mit der das Stromversorgungsmodul (70) und die Auswertungsvorrichtung (40) für einen Erfassungs- und Auswertungszeitraum aktiviert werden kann.
13. Überwachungssystem (100) zur Anwesenheitserkennung und/oder
Füllstandsüberwachung mit wenigstens einem Behälter (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 12 und einer vom Behälter (10) separaten Empfangsvorrichtung (110) mit einer Auswertevorrichtung (40), die mit der Signalverarbeitungsvorrichtung (30) und/oder der Erfassungsvorrichtung (20) über die jeweilige Schnittstelle (32, 26) zum Empfang der Bildinformationen und/oder der Sensorsignale in Verbindung steht.
14. Überwachungssystem (100) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertevorrichtung (40) einen für die Füllstandsituation spezifischen Füllstandwert ermittelt.
15. Überwachungssystem (100) nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Überwachungssystem (100) eingerichtet ist, den aktuellen Ort und/ oder Anwesenheit an einem bestimmten Ort eines bestimmten Behälters (10) festzustellen.
16. Behältermodul (15) zur Nachrüstung an einem Behälter (10), wobei das Behältermodul (15) so eingerichtet ist, in eine Seitenwandung (14) des Behälters (10) integriert oder an dieser angebracht zu werden, und aufweist eine Erfassungsvorrichtung (20) mit einem optischen System (21) und einem integrierten optischen Sensor (24), wobei die Erfassungsvorrichtung (20) zur Erzeugung von Sensorsignalen entsprechend Intensitäten elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Lichtintensitäten, im Behälterinneren eingerichtet ist,
eine Signalverarbeitungsvorrichtung (30) mit einer Funktion zur Erstellung basierend auf den Sensorsignalen von Bildinformationen für eine Ermittlung eines Belegungs- und/oder Füllzustands des Behälters (10), und
eine funktional mit der Erfassungsvorrichtung (20) verbundene erste
Schnittstelle (26) zur Übertragung der Sensorsignale an die
Signalverarbeitungsvorrichtung (30).
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